如何理解Java內(nèi)存模型

本篇內(nèi)容主要講解“如何理解Java內(nèi)存模型”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學(xué)習(xí)“如何理解Java內(nèi)存模型”吧!

（一）概述

很多人會把Java內(nèi)存區(qū)域（運行時數(shù)據(jù)區(qū)）和Java內(nèi)存模型（JMM）搞混，這兩者是完全不一樣的東西。

Java內(nèi)存區(qū)域是指JVM運行時數(shù)據(jù)分區(qū)域存儲，而Java內(nèi)存模型是定義了線程和主內(nèi)存之間的抽象關(guān)系，了解Java內(nèi)存模型是學(xué)好Java并發(fā)編程的基礎(chǔ)。

（二）Java內(nèi)存模型

Java內(nèi)存模型中規(guī)定了所有的變量都存儲在主內(nèi)存中，每條線程還有自己的工作內(nèi)存，線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進行，而不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量。我們來看一張圖：

每個線程擁有一個自己的私有工作內(nèi)存，需要變量時從主內(nèi)存中拷貝一份到工作內(nèi)存，如果更新過變量之后再將共享變量刷新到主內(nèi)存。

但是兩個線程之間，是沒有辦法讀取對方工作內(nèi)存中的變量值的。看一個例子：

public class Test {
    private static boolean flag=false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("waiting");
                while (!flag){}
                System.out.println("in");
            }
        }).start();

        Thread.sleep(2000);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("change flag");
                flag=true;
                System.out.println("change success");
            }
        }).start();
    }
}

首先定義了一個靜態(tài)變量flag為false，A線程等待flag等于true后輸出in，于是我們新開一個線程將flag修改為true。結(jié)果是A線程依舊無法輸出in。

原理看Java內(nèi)存模型的圖就理解了，不同的線程修改變量，對本地線程是不可見的。

（三）JMM數(shù)據(jù)的原子操作

通過上面這段代碼，我們已經(jīng)知道了Java內(nèi)存模型的結(jié)構(gòu)，那么工作內(nèi)存和主內(nèi)存之間是如何讀取變量又是如何修改變量的呢？JMM提供了對變量的一系列原子操作。我們先不講理論，看個圖，這個圖描述了上面一段代碼的執(zhí)行過程：

整個過程一共十步，重復(fù)幾個步驟不講了，我把不重復(fù)的六個操作列一下：

read：從主內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)

load：將主內(nèi)存讀取到的數(shù)據(jù)寫入工作內(nèi)存

use ：從工作內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)來使用

assign：把計算好的值重新賦值到工作內(nèi)存中

store：將工作內(nèi)存數(shù)據(jù)寫入主內(nèi)存

write：將store過去的變量賦值給主內(nèi)存中的變量

通過上面的圖，對下面六個原子操作的理解應(yīng)該可以更加深刻了。JMM的原子操作一共有八個，下面列出剩下的兩個

lock：將主內(nèi)存變量加鎖，標(biāo)識為線程獨占狀態(tài)

unlock：將主內(nèi)存變量解鎖，解鎖后其他線程可以鎖定該變量

（四）JMM緩存不一致問題

從前面的例子我們已經(jīng)看到了，一個線程修改完數(shù)據(jù)，另外一個線程無法立即可見，這就是JMM緩存不一致的問題，有兩種解決辦法：

加鎖：

還記得我們沒有用到過的JMM原操作的最后兩個嗎，lock和unlock，使用這兩個操作就可以實現(xiàn)緩存一致性，一個線程想要獲取某個主內(nèi)存變量時，先使用lock將主內(nèi)存變量加鎖，只有他才能使用，等用完后再unlock，其他線程才能競爭。但是加鎖意味著性能低。

MESI緩存一致性協(xié)議：

這個協(xié)議涉及到cpu的總線嗅探機制，從上面的JMM執(zhí)行的流程圖中我們可以看到當(dāng)某個線程修改了共享變量后，他會回寫到主內(nèi)存，MESI緩存一致性協(xié)議就是通過cpu的總線嗅探機制，將其他也正在使用該變量的線程的數(shù)據(jù)失效掉，使得這些線程要重新讀取主內(nèi)存中的值，從而保證緩存最終一致性。

到此，相信大家對“如何理解Java內(nèi)存模型”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進入相關(guān)頻道進行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！