Java并发以内存模型

Java是一门支持多线程执行的语言，要编写正确的并发程序，了解Java内存模型是重要前提。而了解硬件内存模型有助于理解程序的执行。

本文主要整理如下内容

• Java内存模型
• 硬件内存架构
• 共享对象可见性
• 竞争条件

Java内存模型

Java内存模型最新修订是在Java5。 JSR-176 罗列了 J2SE5.0 相关发布特性，包含其中的 JSR-133（JavaTM内存模型与线程规范），java虚拟机遵循此规范。延续至今该内存模型在Java8中依然奏效。

JSR 全称 Java Specification Requests，意为Java标准化技术规范的正式请求。

Java程序运行在虚拟机上（Jvm）。从逻辑角度看，Jvm内存被划分为线程堆栈和堆。每一个线程都拥有本身的堆栈，该线程堆栈存储的数据不对其它线程可见。堆内存用于存储共享数据。

线程堆栈存储方法中全部局部变量，包含原始类型（boolean，byte，short，char，int，long， float，double）和对象引用。

堆存储须要共享对象和静态变量。

注意 对象不必定都会存储到堆内存。看下面例子，假若是Object对象不须要被其它线程共享，编译器会执行堆分配转化为栈分配。

解释一下，编译器会根据 对象是否逃逸作出优化。优化的其中一项就是 堆分配转化为栈分配，目的在于减轻GC压力，提高性能。此优化动做由Jvm参数-XX:+DoEscapeAnalysi 进行控制。Java8 默认开启。

测试：经过开启或关闭 -XX:+PrintGC -XX:-DoEscapeAnalysis 观察是否执行GC来判断对象存储位置。

public static void main(String[] args){
        for(int i = 0; i < 10000000; i++){
            createObj();
        }
    }
    public static void createObj(){
        new Object();
    }

硬件内存架构

以下图，现代计算机一般都装有2个或者更多的CPU，CPU又能够是多核。一个CPU包含一组寄存器，每一个CPU具备一个高速缓存，而高速缓存又分为L1，L2，L3，L4 不一样层级缓存。

RAM为主存储也就是咱们说的计算机内存，全部CPU均可以读取主存储。

当CPU读取主存储数据时，它会将部分主存储数据读入CPU高速缓存中，又将缓存的中一部分读入寄存器执行，操做结束后，将值从寄存器刷新到高速缓存中，高速缓存在特定的时刻将数据统一刷新到内存中。

实际执行

事实上，上面阐述的Java堆栈内存模型是为了理解抽象出来的。实际执行就像下图同样，线程栈和堆的数据可能分散到硬件不一样的存储区域。数据分散在不一样区域会带来如下两个主要问题。

共享对象可见性

下面场景两个线程同时操做对象obj.count，其中一个线程对obj.count进行更新，可是对其它线程不可见。

线程A操做obj时，先从主存里拷贝一个数据副本到CPU高速缓存，又到寄存器，而后修改obj.count=2后刷新到CPU高速缓存，可是数据暂未同步到主存。以此同时线程B也操做obj，拷贝的数据副本仍然为obj.count=1，这会致使程序结果错误。

解决此问题，可使用Java volatile关键字。volatile可简单理解为跳过CPU高速缓存，让修改结果及时同步到主存，从而保证了其它线程读到最新值。volatile 后期专门介绍。

竞争条件

另一种状况假若是多个线程同时更行obj.count，这时会发生竞争条件。

解决方法，使用Java synchronized 保证线程执行顺序，另外synchronized包裹中的全部变量都直接从主存读取（跳过CPU高速缓存），而且当线程退出synchronized后，全部更新的变量将同步到主存。

总结

本文记录Java内存模型，其中主要内容来源于 Jakob Jenkov 大神博客。

欢迎你们留言交流，一块儿学习分享！！！

http://tutorials.jenkov.com/j...