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Java内存模型JMM

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2022-07-04
@toc 什么是JMM Java内存模型规范规定了一个线程如何和何时可以看到其他由线程修改过的共享变量的值,以及在必须时如何同步的访问共享变量。Java 内存模型(Java Memory Model,JMM)就是

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什么是JMM

Java内存模型规范规定了一个线程如何和何时可以看到其他由线程修改过的共享变量的值,以及在必须时如何同步的访问共享变量。Java 内存模型(Java Memory Model,JMM)就是一种符合内存模型规范的,屏蔽了各种硬件和操作系统的访问差异的,保证了 Java 程序在各种平台下对内存的访问都能保证效果一致的机制及规范。

Java内存模型

5.jpg图:Java内存模型名词解释:Thread Stack:线程栈 Local variable:本地变量 Object:对象 Heap:堆栈的存取速度要比堆快,仅次于计算机里的寄存器。栈的数据是可以共享的。存在栈中的数据大小和生存期必须是确定的。栈中主要存储一些基本类型的变量。java要求调用栈和本地变量,必须存放在线程栈上。

  • 存放在堆上的对象,能够被所持有对这个对象引用的线程访问。
  • 当一个线程能访问一个对象时,他也能访问这个对象的成员变量。
  • 如果两个线程同时调用同一个对象上的同一个方法,他们将都访问这个对象的成员变量,但是每个线程都拥有了这个变量的私有拷贝。

    6.jpg

    硬件内存架构CPU访问速度:寄存器>缓存>主存8.jpgjava内存模型抽象结构图PS:主内存就是硬件的内存

    栈内存

    栈内存:通常是指Java虚拟机栈(Java Virtual Machine Stack),或者更多的情况下只是指虚拟机栈中局部变量表部分。Java虚拟机栈是线程私有的,它的生命周期与线程相同。虚拟机栈描述的是Java方法执行的线程内存模型:每个方法被执行的时候,Java虚拟机都会同步创建一个栈帧(Stack Frame)用于存储局部变量表、操作数栈、动态连接、方法出口等信息。每一个方法被调用直至执行完毕的过程,就对应着一个栈帧在虚拟机栈中从入栈到出栈的过程。局部变量表存放了编译期可知的各种Java虚拟机基本数据类型(boolean、byte、char、short、int、 float、long、double)、对象引用(reference类型,它并不等同于对象本身,可能是一个指向对象起始 地址的引用指针,也可能是指向一个代表对象的句柄或者其他与此对象相关的位置)和returnAddress 类型(指向了一条字节码指令的地址)。

  • 堆内存

    Java堆(Java Heap)是虚拟机所管理的内存中最大的一块。Java堆是被所有线程共享的一块内存区域,在虚拟机启动时创建。此内存区域的唯一目的就是存放对象实例,Java 世界里“几乎”所有的对象实例都在这里分配内存。在《Java虚拟机规范》中对Java堆的描述是:“所有 的对象实例以及数组都应当在堆上分配”。Java堆既可以被实现成固定大小的,也可以是可扩展的,不过当前主流的Java虚拟机都是按照可扩 展来实现的(通过参数-Xmx和-Xms设定)。如果在Java堆中没有内存完成实例分配,并且堆也无法再 扩展时,Java虚拟机将会抛出OutOfMemoryError异常。

    Java内存模型-同步操作与规则

    9.jpgJava内存模型-同步操作与规则

    同步八种操作

    • lock (锁定):把一个主内存的变量标识为一条线程独占状态。
    • unlock (解锁):将主内存一个锁定的状态变量给释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定。
    • read (读取):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):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):把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎,每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的字节码指令时将会执行这个操作。
    • assign (赋值):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):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) : 把 store 操作从工作内存中的一个变量的值,传送到主内存的变量中。

    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,就要按顺序地执行 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,而没有保证必须是连续执行.
  • 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)把数据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,必须先执行过了 assign 和 load 操作.
  • 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作,但 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.
  • 如果对一个变量执行 lock 操作,将会清空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 或 assign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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