并发编程与高并发解决方案学习(Java 内存模型)

JMM(Java Memory Model)

    JMM是一种规范,规范了Java虚拟机与计算机内存是如何协同工作的,规定了一个线程如何和何时可以看到其他线程修改过的共享变量的值,以及在必须的时候如果同步的访问共享变量。

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栈     栈的优势:存取速度比堆要快,仅次于计算机里面的寄存器,栈的数据是可以共享的。缺点:存放数据的大小与生成器必须是确定的,栈中主要存放基本类型变量和对象的句柄。Java内存模型要求调用栈和本地变量存放在线程栈上,对象存放在堆上。

       Java中的堆是运行时数据区,堆是由垃圾回收负责的,堆可以动态的分配内存大小,声称期也不必告诉编译器,因为它是在运行时动态分配内存, Java的垃圾收集器会自动的回收这些不在使用的数据,缺点:存取速度慢

                                                        硬件内存架构图

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 CPU在寄存器上执行操作的速度远大于在主存中执行速度,这是因为CPU访问寄存器的速度远大于主存。

高速缓存:由于计算机的存储设备与处理器的运算速度间有着几个数量级的差异,所以现在计算机系统都不得不加入一层读写速度尽可能接近处理器速度的高速缓存,来作为内存和处理器间的缓冲,将运算使用到的数据复制到缓存中,让运算能够快速进行,当运算结束后再从缓存同步回内存,这样处理器就无需等待缓慢的内存读写了,CPU访问缓存层的速度快于访问主存的速度,单通常比访问内部寄存器的速度还要慢一点。每个cpu都有一个CPU缓存层,一个CPU还有多层缓存,在某一时刻,一个或多个缓存行可能被读的缓存一个或多个缓存行可能被刷新给主存。

内存:一个计算机还包含一个主存,所有的CPU都可以访问主存,主存通常比CPU的缓存大的多。

                                                        Java内存模型

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硬件内存架构没有区分线程、栈、堆,对于硬件而言,所有的线程栈和堆都分布在主内存里面,部分线程栈和堆可能出现在CPU缓存中和CPU内部的寄存器里面。

                                                             Java内存模型抽象结构图

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Java内存模型-同步八种操作 lock(锁定):作用于主内存的变量,把一个变量标识为一条线城独占状态 unlock(解锁):作用于主内存的变量,把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量裁可以被其他线程锁定 read(读取):作用于内存的变量,把一个变量值从主内存传输到线程的工作内存中,以便随后的load动作使用。 load(载入):作用于工作内存的变量,它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中。 use(使用):作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量值传递给执行引擎 assign(赋值):作用于工作内存的变量,它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存的变量 store(存储):作用于工作内存的变量,把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中,以便随后的write的操作 write(写入):作用于主内存的变量,它把store操作从工作内存中一个变量的值传送到主内存的变量中

Java内存模型-同步规则

※如果要把一个变量从主内存中复制到工作内存,就需要按顺序地执行read和load操作,如果把变量从工作内存中同步回主内存中,就需要按顺序执行store和write操作。但Java内存模型只要求上述操作必须按顺序执行,而没有保证必须要连续执行。

※不允许read和load、store和write操作之一单独出现

※不允许一个线程丢弃它的最近assign的操作,即变量在工作内存中改变了之后必须同步到主内存中

※不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)从工作内存同步回主内存中

※一个新的变量只能在主内存中诞生,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量。即就是对一个变量实施use和store操作之前,必须先执行assign和load操作。

※一个变量在同一时刻只允许一个线程对其进行lock操作,单lock操作可以被同一条线程重复执行多次,多次执行lock后,只有执行相同次数的unlock操作,变量才会被解锁。lock和unlock必须成对出现。

※如果一个变量执行lock操作,将会请求工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前需要重新执行load和asign操作初始化变量的值。

※如果一个变量事先没有被lock操作锁定,则不允许对它执行unlock操作,也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量

※对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步到主内存中(执行store和write操作)

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更多关于Java内存模型中堆的讲解请查看http://www.importnew.com/14630.html

    原文作者:java内存模型
    原文地址: https://blog.csdn.net/andy2019/article/details/79783948
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