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Java内存模型的基础

并发编程模型的两个关键性问题

1、线程之间如何通信？(问题1)

• t1改的东西，t2能够读到它
• 两个线程能够操作同一个地方，一个线程修改了变量，另一个线程能够读到

2、进程之间如何通信？(问题2)

• 进程间通信是一组编程接口，让程序员能够协调不同的进程，使之能在一个操作系统里同时运行，并相互传递、交换信息。
• 这使得一个程序能够在同一时间里处理许多用户的要求。
• 因为即使只有一个用户发出要求，也可能导致一个操作系统中多个进程的运行，进程之间必须互相通话。
• —>IPC接口就提供了这种可能性。
• 每个IPC方法均有它自己的优点和局限性，一般，对于单个程序而言使用所有的IPC方法是不常见的。
  进程间通信的8种方法：
  1）无名管道通信
  2）高级管道通信
  3）有名管道通信
  4）消息队列通信
  5）信号量通信
  6）信号
  7）共享内存通信
  8）套接字通信
  注：
• 线程有的通信方式进程不一定有
• 进程有的通信方式线程一定有
• 因为进程是由线程组成的

线程间通信机制：共享内存、消息传递

1、共享内存

• 同一个进程里的线程，能共享堆里面的对象(共享空间)；
• 不同进程之间，内存不共享
• 有自己主方法的都是一个进程，有自己的独立空间，空间不共享；
  • t1进程不能读取t2进程的变量

2、消息传递

——》通过方法调用

java内存模型抽象结构

• 每个线程都有一个本地的副本
• 线程a要想给线程b通信依托共享变量
  • 如果线程A与线程B之间要通信的话，必须要经历下面2个步骤。
    • 1）线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
    • 2）线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。
      
      静态的句柄在方法区，静态的值伴随句柄存在
      静态引用类型的值在堆中

指令重排序

• 依托于计算机组成原理的流水线技术，是由流水线技术导致的
• 为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序：

重排序分为三种：

• 编译器优化的重排序
  • 编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序
• 指令级并行的重排序
  • 现代处理器采用了指令级并行技术来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
• 内存系统的重排序
  • 由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
    

并发编程模型的分类

讲的重排序导致的结果

• 两行代码——》a = 1; b = 2;有可能是后面的代码先执行（指令重排序）
• 一行代码——》Object a = new Object();可能是先开辟空间再创建对象。一行代码的执行顺序也有可能是乱序的（比如先有了对象的地址，对象还不存在）

两个线程共同操作a,b,x,y

结果x=y=0出现的原因是x=b;y=a;先执行了。
读写操作：

• a = b；等号右侧是变量为读操作
• a = 8；等号右侧是值为写操作
  
  读写四种组合：
• （Load-Load）读-读：a = b; c = d;
• （Load-Store）读-写：a = b; e = 9;
• （Store-Store）写-写：w = 8; q = 5;
• （Store-Load）写-读：r = 8; h = g;

认为：有数据依赖不能重排序，其他时候都能重排序。（有数据依赖的情况=> a=2; b=a;）
内存屏障类型：
通过某种手段防止指令重排序——>保障写后读
保障写后读就是保障多线程下的安全（基于其他线程计算的结果上去计算）

happens-before

在JMM中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，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。 （小面试点）
• ⭐传递性：如果A happens-before B，且B happens-before C，那么A happens-before C。 （面试点）

两个操作之间具有happens-before关系，并不意味着前一个操作必须要在后一个操作之前执行！
【happens-before仅仅要求前一个操作（执行的结果）对后一个操作可见，且前一个操作按顺序排在第二个操作之前】