我們在本篇內(nèi)容里聊一聊JAVA的內(nèi)存模型和Happens-Before規(guī)則。

JAVA內(nèi)存模型

這里的JAVA內(nèi)存模型指的不是我們JVM專欄中提到的內(nèi)存分布模型，而是針對并發(fā)編程的，小伙伴們不要混淆概念了。

我們已經(jīng)知道，導(dǎo)致可見性問題的是緩存，導(dǎo)致有序性問題的是指令重排，那么禁用緩存和禁用指令重排不就可以避免出現(xiàn)這兩種問題了嗎。

但想想也知道，如果直接禁用掉，性能會大打折扣，所以正確的方式應(yīng)該是按需禁用。

只有程序員才能分析出什么時候應(yīng)該禁用，所以為了解決可見性和有序性，其實只要提供給程序員按需禁用的API接口就可以了。

JAVA的內(nèi)存模型是一個很復(fù)雜的規(guī)范，可以從不同的角度來解釋，本質(zhì)上我們可以理解成JAVA內(nèi)存模型規(guī)范了JVM如何按需禁用緩存和禁用指令重排。

具體來說這些方法包括 volatile、synchronized 和 final 等關(guān)鍵字，以及六項 Happens-Before 規(guī)則。

volatile不是JAVA獨有的關(guān)鍵字，它最開始的含義就是禁用CPU緩存，JAVA1.5之后對它進行了語義加強，就是引入了一套Happens-Before 規(guī)則。

例如下面的代碼：

class VolatileExample {
 int x = 0;
 volatile boolean v = false;
 public void writer() {
  x = 42;
  v = true;
 }
 public void reader() {
  if (v == true) {
   // 這里 x 會是多少呢？
  }
 }
}

假如線程A執(zhí)行了writer方法，線程B執(zhí)行reader方法，如果線程B發(fā)現(xiàn)了v=true，那么同時也會發(fā)現(xiàn)x=42。

Happens-Before 規(guī)則

接下來我們就來看看今天的主角，Happens-Before是什么？

Happens-Before要表達的是：前面一個操作的結(jié)果對后續(xù)操作是可見的，它約束了編譯器的優(yōu)化行為，雖允許編譯器優(yōu)化導(dǎo)致的指令重排，但是要求編譯器優(yōu)化后一定遵守 Happens-Before 規(guī)則。

都說Happens-Before對于JAVA內(nèi)存模型來講是一個比較晦澀難懂的部分，但我們一點一點來剖析，其實沒那么難理解。

程序的順序性規(guī)則

這條規(guī)則是指在一個線程中，按照程序順序，前面的操作 Happens-Before 于后續(xù)的任意操作。

這條規(guī)則還是比較容易理解的，就是保證了單線程中程序的順序性。

volatile變量規(guī)則

這條規(guī)則是指對一個 volatile 變量的寫操作， Happens-Before 于后續(xù)對這個 volatile 變量的讀操作。

這么看的話，是不是發(fā)現(xiàn)其實它就是禁用CPU緩存的意思，多線程下保證變量的可見性。

傳遞性

這條規(guī)則是指如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，那么 A Happens-Before C。

這個傳遞性也很好理解，那么假如把傳遞性和volatile變量規(guī)則放在一起會發(fā)生什么呢？

就比如我們上文中的代碼，x=42 Happens-Before v=true，寫變量v=true Happens-Before 讀變量v，那么根據(jù)傳遞性規(guī)則，x=42 Happens-Before 讀變量v。

所以我們之前分析，如果線程B讀變量v=true，那么x=42對于線程B也是可見的。

并發(fā)工具包（java.util.concurrent）就是靠 volatile 語義來搞定可見性的，同時傳遞性也是對volatile關(guān)鍵字的增強，保證了可見性的同時也保證了有序性。

管程中鎖的規(guī)則

這條規(guī)則是指對一個鎖的解鎖 Happens-Before 于后續(xù)對這個鎖的加鎖。

這條規(guī)則其實也很容易理解，不加鎖何來解鎖一說。

線程start()規(guī)則

這條是關(guān)于線程啟動的。它是指主線程 A 啟動子線程 B 后，子線程 B 能夠看到主線程在啟動子線程 B 前的操作。

這條規(guī)則也沒什么好解釋的，就是字面意思。

線程join()規(guī)則

這條是關(guān)于線程等待的。它是指主線程 A 等待子線程 B 完成（主線程 A 通過調(diào)用子線程 B 的 join() 方法實現(xiàn)），當(dāng)子線程 B 完成后（主線程 A 中 join() 方法返回），主線程能夠看到子線程的操作。當(dāng)然所謂的“看到”，指的是對共享變量的操作。

總結(jié)

Java 的內(nèi)存模型是并發(fā)編程領(lǐng)域的一次重要創(chuàng)新，它主要分為兩部分，一部分面向編寫并發(fā)程序的應(yīng)用開發(fā)人員，另一部分是面向 JVM 的實現(xiàn)人員的。

我們在并發(fā)專欄中理解前者就可以了。

到此這篇關(guān)于JAVA內(nèi)存模型和Happens-Before規(guī)則知識點講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)淺談JAVA內(nèi)存模型和Happens-Before規(guī)則內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

最新評論