如何理解Java內存模型

本篇內容主要講解“如何理解Java內存模型”，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習“如何理解Java內存模型”吧!

（一）概述

很多人會把Java內存區域（運行時數據區）和Java內存模型（JMM）搞混，這兩者是完全不一樣的東西。

Java內存區域是指JVM運行時數據分區域存儲，而Java內存模型是定義了線程和主內存之間的抽象關系，了解Java內存模型是學好Java并發編程的基礎。

（二）Java內存模型

Java內存模型中規定了所有的變量都存儲在主內存中，每條線程還有自己的工作內存，線程對變量的所有操作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。我們來看一張圖：

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

但是兩個線程之間，是沒有辦法讀取對方工作內存中的變量值的。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。結果是A線程依舊無法輸出in。

原理看Java內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數據的原子操作

通過上面這段代碼，我們已經知道了Java內存模型的結構，那么工作內存和主內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行過程：

整個過程一共十步，重復幾個步驟不講了，我把不重復的六個操作列一下：

read：從主內存讀取數據

load：將主內存讀取到的數據寫入工作內存

use ：從工作內存中讀取數據來使用

assign：把計算好的值重新賦值到工作內存中

store：將工作內存數據寫入主內存

write：將store過去的變量賦值給主內存中的變量

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

lock：將主內存變量加鎖，標識為線程獨占狀態

unlock：將主內存變量解鎖，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看到了，一個線程修改完數據，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緩存一致性，一個線程想要獲取某個主內存變量時，先使用lock將主內存變量加鎖，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緩存一致性協議：

這個協議涉及到cpu的總線嗅探機制，從上面的JMM執行的流程圖中我們可以看到當某個線程修改了共享變量后，他會回寫到主內存，MESI緩存一致性協議就是通過cpu的總線嗅探機制，將其他也正在使用該變量的線程的數據失效掉，使得這些線程要重新讀取主內存中的值，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！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！