<b>Java线程/内存模子的缺陷和加强</b>[Java编程]

Java在语言层次上实现了对线程的支持.它供应了Thread/Runnable/ThreadGroup等一系列封装的类和接口,让程序员可以高效的开辟Java多线程利用.为了实现同步,Java供应了synchronize关键字以及object的wait()/notify()机制,但是在简单易用的背后,应藏着更为复杂的玄机,很多问题就是由此而起.

1、Java内存模子

在理解Java的同步奥秘之前,先来看看JMM(Java Memory Model).

Java被计划为跨平台的语言,在内存管理上,明显也要有一个统一的模子.并且Java语言最大的特点就是撤废了指针,把程序员从痛楚中摆脱出来,不用再考虑内存利用和管理方面的问题.

惋惜世事总不尽如人意,固然JMM计划上便利了程序员,但是它增添了虚拟机的复杂程度,并且还招致某些编程本领在Java语言中失效.

JMM主如果为了规定了线程和内存之间的一些关系.对Java程序员来说只需负责用synchronized同步关键字,别的诸如与线程/内存之间举行数据交换/同步等烦琐工作均由虚拟机负责完成.如图1所示:按照JMM的计划,系统存在一个主内存(Main Memory),Java中全部变量都储存在主存中,关于全部线程都是同享的.每条线程都有自己的工作内存(Working Memory),工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝,线程对全部变量的操作都是在工作内存中举行,线程之间无法彼此直接拜候,变量传送均需求通过主存完成.

图1 Java内存模子示例图

线程若要对某变量举行操作,必须经过一系列步骤:首先从主存复制/革新数据到工作内存,然后履行代码,举行引用/赋值操作,最后把变量内容写回Main Memory.Java语言标准(JLS)中对线程和主存互操作定义了6个行为,辨别为load,save,read,write,assign和use,这些操作行为具有原子性,且彼此依靠,有明确的调用先后次序.具体的描写请拜见JLS第17章.

我们在前面的章节介绍了synchronized的作用,目前,从JMM的角度来重新审视synchronized关键字.

假定某条线程履行一个synchronized代码段,其间对某变量举行操作,JVM会顺次履行以下行动:

(1) 获得同步对象monitor (lock)

(2) 从主存复制变量到当前工作内存 (read and load)

(3) 履行代码,改变同享变量值 (use and assign)

(4) 用工作内存数据革新主存相关内容 (store and write)

(5) 释放同步对象锁 (unlock)

可见,synchronized的别的一个作用是保证主存内容和线程的工作内存中的数据的一致性.假如没有利用synchronized关键字,JVM不保证第2步和第4步会严峻按照上述次序当即履行.因为按照JLS中的规定,线程的工作内存和主存之间的数据交换是松耦合的,什么时刻需求革新工作内存大概更新主内存内容,可以由具体的虚拟机实现自行决意.假如多个线程同时履行一段未经synchronized保护的代码段,很有大概某条线程已经窜改了变量的值,但是其他线程却无法看到这个窜改,仍然在旧的变量值上举行运算,终究招致不可意料的运算后果.
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