Java内存模型(Java Memory Model,简称JMM)是Java语言规范中定义的一个抽象概念,它描述了程序中各个变量(包括实例字段、静态字段和构成数组对象的元素)在并发环境下的访问规则和一致性保证。JMM的主要目标是为了屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异,确保在不同的Java虚拟机实现以及不同平台上的运行结果是一致的。
JMM几个关键特性:
-
主内存与工作内存:
- 在JMM中,所有线程共享的数据都存储在主内存(Main Memory)中。
- 每个线程都有自己的工作内存(Working Memory),也被称为本地内存或线程缓存。工作内存包含该线程读/写共享变量的副本。线程对变量的所有操作必须先在工作内存中进行,然后同步回主内存;线程间无法直接相互访问对方的工作内存数据。
-
内存可见性:
- JMM通过一系列的happens-before规则来确保线程间的内存可见性,即一个线程修改了共享变量后,其他线程能够看到这个修改的结果。
volatile
关键字和synchronized
同步块或方法等机制都可以提供内存可见性保证。
-
原子性:
- JMM保证了基本数据类型的访问具有原子性,但对于复合操作(如
i++
)并不保证原子性。 - 通过
synchronized
同步代码块或java.util.concurrent.atomic
包提供的原子类可以实现原子操作。
- JMM保证了基本数据类型的访问具有原子性,但对于复合操作(如
-
有序性:
- Java编译器和处理器为了优化性能可能会对指令进行重排序,这可能导致多线程环境下出现意料之外的行为。
- JMM通过内存屏障(Memory Barrier)和as-if-serial语义保证程序最终执行结果的有序性,即使实际执行过程中存在指令重排序。
-
线程之间的交互:
- 线程之间通过锁定(Locking)和解锁(Unlocking)监视器来实现对主内存中的变量的互斥访问,从而解决数据竞争问题。