• JMM、asifserial语义、happensbefore模型


    JMM

    参考《深入理解java虚拟机》
    https://zhuanlan.zhihu.com/p/29881777
    《Java虚拟机规范》中曾试图定义一种“Java内存模型”(Java Memory Model,JMM)来屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。在此之前,主流程序语言(如C和C++等)直接使用物理硬件和操作系统的内存模型。因此,由于不同平台上内存模型的差异,有可能导致程序在一套平台上并发完全正常,而在另外一套平台上并发访问却经常出错,所以在某些场景下必须针对不同的平台来编写程序。
    Java内存模型的主要目的是定义程序中各种变量的访问规则,即关注在虚拟机中把变量值存储到内存和从内存中取出变量值这样的底层细节。此处的变量(Variables)与Java编程中所说的变量有所区别,它包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素,但是不包括局部变量与方法参数,因为后者是线程私有的,不会被共享,自然就不会存在竞争问题。
    Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存(MainMemory)中(此处的主内存与介绍物理硬件时提到的主内存名字一样,两者也可以类比,但物理上它仅是虚拟机内存的一部分)。每条线程还有自己的工作内存(WorkingMemory,可与前面讲的处理器高速缓存类比),线程的工作内存中保存了被该线程使用的变量的主内存副本,线程对变量的所有操作(读取、赋值等)都必须在工作内存中进行,而不能直接读写主内存中的数据。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成,线程、主内存、工作内存三者的交互关系如下:

    缓存一致性的关系图如下,注意区分

    这里所讲的主内存、工作内存与Java内存区域中的Java堆、栈、方法区等并不是同一个层次的对内存的划分,这两者基本上是没有任何关系的。如果两者一定要勉强对应起来,那么从变量、主内存、工作内存的定义来看,主内存主要对应于Java堆中的对象实例数据部分,而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。从更基础的层次上说,主内存直接对应于物理硬件的内存,而为了获取更好的运行速度,虚拟机(或者是硬件、操作系统本身的优化措施)可能会让工作内存优先存储于寄存器和高速缓存中,因为程序运行时主要访问的是工作内存。

    as-if-serial语义

    就是貌似串行语义
    单线程程序不管内部怎么重排序(编译器和处理器为了提高并行度),程序执行的结果和串行顺序执行的结果一致。(编译器、runtime和处理器都必须遵守as-if-serial语义)

    happens-before模型

    happens-before模型保障JMM中的可见性和有序性问题。
    从JDK 5开始,Java使用新的JSR-133内存模型,JSR-133使用happens-before的概念来阐述操作之间的内存可见性:在JMM中,如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见(两个操作既可以是在一个线程之内,也可以是在不同线程之间),那么这两个操作之间必须要存在happens-before关系:
    程序顺序规则:一个线程中的每个操作,happens-before于该线程中的任意后续操作。
    监视器锁规则:对一个锁的解锁,happens-before于随后对这个锁的加锁。
    volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于任意后续对这个volatile域的读。
    线程启动规则:调用一个线程的start方法happens-before被启动的这个线程中的任意一个动作。
    传递性:如果A happens-before B,且B happens-before C,那么A happens-before C。

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