Java 記憶體模型：深入理解並發性

簡介

Java 記憶體模型 (JMM) 是 Java 並發程式設計的一個基本但經常被誤解的面向。 JMM 是隨 Java 5 引入的，它定義了執行緒如何與記憶體交互，確保多執行緒程式的一致性和可預測性。在本文中，我們將深入探討 JMM，探討其關鍵概念，並研究它如何影響並發 Java 應用程式開發。

JMM 的基本概念

1。能見度

可見性涉及確保一個執行緒所做的修改對其他執行緒可見。如果沒有適當的機制，由於編譯器或 CPU 最佳化，執行緒可以無限期地向其他執行緒隱藏其變更。

2。行程

調度是指指令執行的順序。 JMM 允許出於效能原因進行某些重組，但也保證某些順序以維護程式的語意。

3。原子性

原子性確保操作在單一不可分割的步驟中執行，而不會受到其他執行緒的干擾。

JMM的關鍵機制

1。發生在關係之前

這是 JMM 的基礎。如果操作 A 「發生在」操作 B 之前，則確保 A 的效果對 B 可見。這種關係是傳遞性的，構成了 Java 中同步的基礎。

2。揮發性

volatile 關鍵字確保變更在執行緒之間可見。讀取易失性變數將始終看到對該變數執行的最後一次寫入。

3。已同步

同步區塊和方法在取得和釋放相同監視器的執行緒之間建立發生之前關係。

4。決賽

正確初始化的 final 欄位保證對所有執行緒可見，無需額外同步。

實際影響

1。雙重檢查鎖定

由於可見性問題，雙重檢查鎖定模式在 Java 5 之前就被破壞了。 JMM 修復了這個問題，允許正確使用 volatile.

class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

2。發布對象

安全發布物件對於避免部分可見性問題至關重要。 JMM 保證如果一個物件被正確發布（例如，透過易失性欄位或執行緒安全性類別），則其所有欄位都將可見。

3。重組指令

JMM 允許進行某些重組，這可能會讓開發人員感到驚訝。
例如：

int a, b;
a = 1;
b = 2;

可以重新排列為：

int a, b;
b = 2;
a = 1;

除非這些說明有適當的時間障礙。

結論

Java 記憶體模型是 Java 並發程式設計的重要面向。儘管很複雜，但理解它對於編寫正確且高效的並發程式碼至關重要。透過掌握可見性、調度和原子性的概念，以及發生之前、易失性和同步等機制，開發人員可以創建一個健壯且高效的多執行緒應用程式。
然而，值得注意的是，即使很好地理解了 JMM，並發程式設計仍然是一個挑戰。使用 java.util.concurrent 套件提供的高階抽象通常可以簡化開發，同時仍利用 JMM 保證。

以上是Java 記憶體模型：深入理解並發性的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！