Java 内存模型与可见性：深入剖析多线程编程中的数据一致性-java教程-PHP中文网

Java 内存模型与可见性：深入剖析多线程编程中的数据一致性

王林

发布： 2024-02-19 21:00:15

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Java 内存模型与可见性：深入剖析多线程编程中的数据一致性

php小编西瓜带您深入探讨Java内存模型与可见性，解析多线程编程中的数据一致性问题。在多线程环境下，数据的可见性对于程序的正确性至关重要。通过深入剖析Java内存模型，我们可以更好地理解多线程编程中数据交互的机制，从而避免出现意想不到的问题。在本文中，我们将一起探讨多线程编程中的关键问题，帮助读者更好地理解并应用Java内存模型的相关知识。

可见性：

可见性是指一个线程对共享变量的修改能够被其他线程立即看到。在 JMM 中，可见性通过内存屏障 (memory barrier) 来实现。内存屏障是一种特殊的指令，它可以强制 JVM 在执行内存操作之前或之后刷新缓存。

public class VisibilityDemo {

private int sharedVar = 0;

public void writerThread() {
sharedVar = 42;
}

public void readerThread() {
int localVar = sharedVar; // 可能读取到旧值
System.out.println("Reader thread: " + localVar);
}

public static void main(String[] args) {
VisibilityDemo demo = new VisibilityDemo();

Thread writer = new Thread(demo::writerThread);
Thread reader = new Thread(demo::readerThread);

writer.start();
reader.start();

writer.join();
reader.join();
}
}

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在上面的例子中，writerThread 和 readerThread 同时访问共享变量 sharedVar。如果没有内存屏障，readerThread 可能会读取到旧的 sharedVar 值，导致程序输出错误的结果。为了解决这个问题，可以在 writerThread 和 readerThread 之间插入内存屏障。

public class VisibilityDemoWithMemoryBarrier {

private int sharedVar = 0;

public void writerThread() {
// 插入内存屏障
synchronized (this) {}

sharedVar = 42;
}

public void readerThread() {
// 插入内存屏障
synchronized (this) {}

int localVar = sharedVar;
System.out.println("Reader thread: " + localVar);
}

public static void main(String[] args) {
VisibilityDemoWithMemoryBarrier demo = new VisibilityDemoWithMemoryBarrier();

Thread writer = new Thread(demo::writerThread);
Thread reader = new Thread(demo::readerThread);

writer.start();
reader.start();

writer.join();
reader.join();
}
}

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在上面的例子中，我们在 writerThread 和 readerThread 之间插入了内存屏障（通过调用 synchronized 方法）。这样，readerThread 就能够立即看到 writerThread 对 sharedVar 的修改，并且不会出现错误的结果。

原子性：

原子性是指一个操作要么完全执行，要么根本不执行。在 JMM 中，原子性通过原子变量 (atomic variable) 和原子操作 (atomic operation) 来实现。

原子变量是一种特殊的变量，它只能被一个线程同时访问。原子操作是一种特殊的操作，它可以在不发生中断的情况下执行。

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class AtomicityDemo {

private AtomicInteger sharedVar = new AtomicInteger(0);

public void incrementSharedVar() {
sharedVar.incrementAndGet();
}

public static void main(String[] args) {
AtomicityDemo demo = new AtomicityDemo();

Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(demo::incrementSharedVar);
}

for (Thread thread : threads) {
thread.start();
}

for (Thread thread : threads) {
thread.join();
}

System.out.println("Final value of sharedVar: " + demo.sharedVar.get());
}
}

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在上面的例子中，我们使用原子变量 sharedVar 来确保多个线程对 sharedVar 的修改是原子的。即使有多个线程同时修改 sharedVar，最终结果也是正确的。