Java內存模型(JMM)主要解決了并發編程中的內存可見性、原子性和有序性問題,具體介紹如下:
內存可見性問題是指一個線程對共享變量的修改,其他線程不能立即看到。這是因為每個線程都有自己的工作內存,線程對變量的所有操作(讀取、賦值等)都必須在工作內存中進行,而不能直接讀寫主內存中的變量。不同線程之間也無法直接訪問對方工作內存中的變量,線程間變量值的傳遞均需要通過主內存來完成。
原子性是指一個或多個操作要么全部執行并且執行的過程不會被任何因素打斷,要么就都不執行。Java中可以通過synchronized關鍵字或Lock接口來保證原子性,這些機制在底層都是基于JMM的內存屏障和Happens-Before規則來實現的。
有序性指的是程序執行的順序按照代碼的先后順序執行。然而,由于編譯器的優化和指令集的重排序,Java程序在并發執行時可能會出現亂序執行的情況。JMM通過Happens-Before規則來定義操作之間的偏序關系,從而允許編譯器和處理器對指令進行重排序,但同時又保證程序最終執行的結果與按照Happens-Before關系規定的順序執行的結果一致。
Java內存模型通過定義主內存與工作內存、內存屏障和Happens-Before規則等,為Java程序員提供內存可見性保證,解決了并發編程中的關鍵問題。