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[Java教程]线程与内存交互操作


  线程与内存交互操作 
 

         所有的变量(实例字段,静态字段,构成数组对象的 元素,不包括局部变量和方法参数)都存储在主内存中,每个线程有自己的工作内存,线程的工作内存保存被线程使用到变量的主内存副本拷贝。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存的变量。不同线程之间也不能直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递通过主内存来完成。 

Java内存模型定义了八种操作

  • lock(锁定):作用于主内存的变量,它把一个变量标识为一个线程独占的状态
  • unlock(解锁):作用于主内存的变量,它把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定
  • read(读取):作用于主内存的变量,它把一个变量的值从主内存传送到线程中的工作内存,以便随后的load动作使用
  • load(载入):作用于工作内存的变量,它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中
  • use(使用):作用于工作内存的变量,它把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎
  • assign(赋值):作用于工作内存的变量,它把一个从执行引擎接收到的值赋值给工作内存中的变量
  • store(存储):作用于工作内存的变量,它把工作内存中的一个变量的值传送到主内存中,以便随后的write操作
  • write(写入):作用于主内存的变量,它把store操作从工作内存中得到的变量的值写入主内存的变量中

Java内存模型还规定了执行上述8种基本操作时必须满足如下规则

     1、不允许read和load、store和write操作之一单独出现,以上两个操作必须按顺序执行,但没有保证必须连续执行,也就是说,read与load之间、store与write之间是可插入其他指令的。

     2、不允许一个线程丢弃它的最近的assign操作,即变量在工作内存中改变了之后必须把该变化同步回主内存。

     3、不允许一个线程无原因地(没有发生过任何assign操作)把数据从线程的工作内存同步回主内存中。

     4、一个新的变量只能从主内存中“诞生”,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load或assign)的变量,换句话说就是对一个变量实施use和store操作之前,必须先执行过了assign和load操作。

    5、一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其执行lock操作,但lock操作可以被同一个条线程重复执行多次,多次执行lock后,只有执行相同次数的unlock操作,变量才会被解锁。

    6、如果对一个变量执行lock操作,将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前,需要重新执行load或assign操作初始化变量的值。

    7、如果一个变量实现没有被lock操作锁定,则不允许对它执行unlock操作,也不允许去unlock一个被其他线程锁定的变量。

    8、对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步回主内存(执行store和write操作)。

volatile关键字的作用

        保证了新值能立即存储到主内存,每次使用前立即从主内存中刷新。 
        禁止指令重排序优化。 
        注:volatile关键字不能保证在多线程环境下对共享数据的操作的正确性。可以使用在自己状态改变之后需要立即通知所有线程的情况下。    

final域

        final类型的域是不能修改的,除了这一点外,在Java内存模型中,final域还有着特殊的语义,final域能确保初始化过程的安全性,从而可以不受限制地访问不可变对象,并在共享这些对象时无须同步。具体而言,就是被final修饰的字段在构造器中一旦被初始化完成,并且构造器没有把“this”的引用传递出去(this引用逃逸是一件很危险的事情,其他线程有可能通过这个引用访问到“初始化了一半”的对象),那么在其他线程中就能看到final字段的值,而且其外、外部可见状态永远也不会改变。它所带来的安全性是最简单最纯粹的。