Java并發(fā)和線程安全的知識(shí)點(diǎn)有哪些-創(chuàng)新互聯(lián)

這篇“Java并發(fā)和線程安全的知識(shí)點(diǎn)有哪些”文章的知識(shí)點(diǎn)大部分人都不太理解，所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，具有一定的借鑒價(jià)值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“Java并發(fā)和線程安全的知識(shí)點(diǎn)有哪些”文章吧。

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主內(nèi)存與工作內(nèi)存交互協(xié)議

JMM定義了8種基本操作來完成，主內(nèi)存、工作內(nèi)存和執(zhí)行引擎之間的交互，分別是lock、unlock、read、load、use、assign、store、write，虛擬機(jī)的實(shí)現(xiàn)向程序員保證每一種操作都是原子的，不可分割，對(duì)于double和long類型的64為變量不做保證。了解了這些，有助于幫我們理解內(nèi)存屏障。

別看有8個(gè)操作，實(shí)際上是成對(duì)定義的連貫操作。我們具體來看怎么記憶。

針對(duì)于主內(nèi)存的單獨(dú)操作lock和unlock

·lock：作用于主內(nèi)存、把變量標(biāo)示為線程獨(dú)占

·unlock：作用于主內(nèi)存、釋放鎖定狀態(tài)

主內(nèi)存到工作內(nèi)存的讀交換

·read：作用于主內(nèi)存，把主內(nèi)存變量傳遞給工作內(nèi)存

·load：作用于工作內(nèi)存，把read操作傳過來的值放入工作內(nèi)存

工作內(nèi)存到主內(nèi)存的寫交換

·store：作用于工作內(nèi)存，把工作內(nèi)存變量傳遞給主內(nèi)存

·write：作用于主內(nèi)存，把store過來的值寫入主內(nèi)存變量

工作內(nèi)存和執(zhí)行引擎的數(shù)據(jù)交換

·use：作用于工作內(nèi)存，把工作內(nèi)存變量傳遞給執(zhí)行引擎

·assign：作用于工作內(nèi)存，把執(zhí)行引擎的值賦給工作內(nèi)存變量

總體來說，工作內(nèi)存和主內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換讀寫都是用兩組操作來完成，而執(zhí)行引擎和工作內(nèi)存的數(shù)據(jù)交換由兩個(gè)操作完成。當(dāng)然，上述的8種操作必須滿足一些規(guī)則，這里列舉一些我認(rèn)為重要的，例如：

·read和load、store和write必須同時(shí)出現(xiàn)

·對(duì)變量執(zhí)行l(wèi)ock操作，會(huì)清空工作內(nèi)存中緩存的該值，對(duì)變量執(zhí)行unlock操作，必須先把值同步回主內(nèi)存。

廢了這么大的篇幅，講我們Java程序員并不關(guān)心的數(shù)據(jù)交換細(xì)節(jié)，是為了幫助我們理解后面的內(nèi)存屏障，系好安全帶，我們繼續(xù)來看一個(gè)完全錯(cuò)亂的Java微觀世界。

亂序的Java世界

在單線程的世界里，JMM向我們保證執(zhí)行的正確性，那么我們可以邏輯的認(rèn)為代碼是根據(jù)我們編寫的順序執(zhí)行。那么在多線程的世界里，站一個(gè)線程的視角看另一個(gè)線程，我們將完全看不清執(zhí)行的順序。并且也看不到對(duì)方執(zhí)行結(jié)果。請(qǐng)看下面的代碼：

假設(shè)有兩個(gè)線程A、B分別要執(zhí)行write和read方法，A先進(jìn)去執(zhí)行、B隨后執(zhí)行，先拋開a、b線程可見性問題，假設(shè)a、b對(duì)線程立即可見。最后c值是多少?可能是1，可能是2，甚至可能是0。接下來具體分析一下為什么。

站在B的視角看，它看不清a=1和b=1誰先執(zhí)行，由于指令重排序，很可能b=1先執(zhí)行

站在B線程的視角，B線程中read方法里的代碼是否會(huì)重排序呢，雖然這個(gè)方法的兩句話存在依賴關(guān)系，JMM支持不改變結(jié)果的指令重排，JMM無法預(yù)先判斷是否有其他線程在修改a的值，所以可能會(huì)重排，并且處理器會(huì)用猜測(cè)執(zhí)行來重排。

指令重排序讓線程看不清對(duì)方線程的執(zhí)行順序，也就是亂序的，那么會(huì)有哪些級(jí)別的指令重排序呢?有三種：編譯器重排序、指令級(jí)重排序、內(nèi)存級(jí)重排序。

內(nèi)存屏障

指令重排序會(huì)導(dǎo)致多線程執(zhí)行的無序，那么JMM會(huì)禁止特定類型的指令重排序，JMM通過內(nèi)存屏障來禁止某些指令重排序，那么有哪些內(nèi)存屏障呢?總共4類

·LoadLoad：前面的load會(huì)先于后面的load裝載

·StoreStore：前面的store會(huì)先于后面的store執(zhí)行，也就是保證內(nèi)存可見性

·LoadStore：前面的load先于后面的store執(zhí)行

·StoreLoad：前面的store先于后面的Load執(zhí)行

接下來分別看volatile、final、鎖，都有哪些內(nèi)存語義，加了哪些內(nèi)存屏障。

volatile

·對(duì)volatile變量的寫操作，前面插入StoreStore屏障，防止和上面的寫發(fā)生重排序;后面插入StoreLoad屏障，防止和后面的讀寫發(fā)生重排序。

·對(duì)volatile變量的讀操作，后面會(huì)插入兩個(gè)屏障，分別是LoadLoad、LoadStore，說白了就是，我是volatile變量，不管你下面的變量是讀或者寫，我都要先于你讀。

final

final本質(zhì)上定義是final域與構(gòu)造對(duì)象的引用之間的內(nèi)存屏障。

在構(gòu)造函數(shù)對(duì)final變量的寫人，與對(duì)構(gòu)造函數(shù)對(duì)象引用的讀，不能重排序，本質(zhì)上是插入了storeStore屏障，保證對(duì)象引用被讀之前，已經(jīng)對(duì)final變量進(jìn)行了寫人。這里特別注意指針逃逸。

讀含有final變量的對(duì)象的引用，與讀final變量不能指令重排序，插入loadload屏障，保證先讀到對(duì)象引用，在讀final變量的值，也就是只要對(duì)象構(gòu)造完成，并且在構(gòu)造函數(shù)中將final值寫入，另外一個(gè)線程肯定可以讀到，這是JMM的保證。

鎖

ReentrantLock中 有個(gè)private volatile int state，本質(zhì)上是用的volatile的內(nèi)存語義，這里就省略講了。

as-if-serial、happens-before

前面說這么多，指令重排序重排序，弄亂了Java程序，JMM提供volatile、final、鎖來禁止某些指令重排序，那么記住這些重排序規(guī)則并非簡(jiǎn)單的事，JMM用另外一種好記的理論來幫助程序員記憶。

as-if-serial：用通俗的話來解釋一下，單線中，程序邏輯的以我們看到的順序執(zhí)行，這里只是可以邏輯的認(rèn)為順序執(zhí)行，其實(shí)也會(huì)有不影響結(jié)果的指令重排，例如：

int i=1;int j=2;int a=i*j;

這里i=1，j=1重排不影響結(jié)果，那么實(shí)際上JMM是允許的。 有了as-if-serial，在單線程中，程序員不用擔(dān)心指令重排和內(nèi)存可見性問題。

happens-before：happens-before保證如果A、B兩個(gè)操作存在happens before關(guān)系，那么A操作的結(jié)果一定對(duì)B可見，有了可見性的保證，在加上正確的同步，就能寫出線程安全的代碼。JSR133定義了哪些天然的happens-before關(guān)系呢?請(qǐng)看下面：

·一個(gè)線程內(nèi)，每個(gè)操作happens-before后面的操作

·unlock操作happens-before對(duì)這個(gè)這個(gè)鎖的lock操作

·volatile寫操作happens-before讀操作

·線程的start方法happens-before此線程的所有其他操作

·線程所有操作happens-before對(duì)此線程的終止監(jiān)測(cè)，例如，A線程調(diào)用B線程的join方法，如果join返回，那么B線程的所有操作必定完成，且B線程的所有操作的數(shù)據(jù)必定對(duì)A線程可見。

·傳遞性，A happens-before B、B happens-before C，那么A happens-before C

以上就是關(guān)于“Java并發(fā)和線程安全的知識(shí)點(diǎn)有哪些”這篇文章的內(nèi)容，相信大家都有了一定的了解，希望小編分享的內(nèi)容對(duì)大家有幫助，若想了解更多相關(guān)的知識(shí)內(nèi)容，請(qǐng)關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)-成都網(wǎng)站建設(shè)公司行業(yè)資訊頻道。

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