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面试官:说一下Java的共享内存模型

2024-12-13 21:58

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并发编程模型

我们之前给大家讲了多线程的一些知识,首先我们要知道的是在并发编程模型下会产生两大问题

解决这两个问题主要有两种并发模型:

那么它们是如何解决的呢?

消息传递模型

如何通信 ?

线程之间没有公共状态,必须通过发消息来显式通信

如何同步 ?

发消息本身就是同步的,因此它是隐式的

共享内存模型

如何通信 ?

线程之间共享程序的公共状态,通过读写内存中的公共状态来进行隐式通信

如何同步 ?

需要显示指定线程之间互斥执行

在Java中使用的是第二种,共享内存并发模型的方式

Java内存模型结构

首先说一下运行时数据区,主要分为两类

对于每一个线程来说,栈都是私有的,堆是共享的,所以栈中的变量,比如局部变量,方法定义参数、异常处理器参数,它们都不是共有的,所以内存之间是不可见的,所以也不收内存模型影响,而堆中的变量时共享的,所以又叫共享变量, 内存可见性是针对共享变量

堆中一定就可见性吗

堆中也会出现内存不可见的问题,怎么产生的呢?这是因为现代计算机为了高效,往往会在高速缓存区中缓存共享变量,因为cpu访问缓存区比访问内存要快得多。

所谓内存不可见性,就是线程对某个共享变量在线程自己的缓冲中存在副本的时候对主内存中共享变量的值是不可见的,看不见主存中的值。线程操作一个共享变量时,它首先从主存中拉取并复制一份变量放置到自己的工作内存中,然后在工作内存中对变量进行修改,处理完之后将工作内存中的值重新写回到主存中。所以在这个过程中,如果在缓存失效之前立即命中,就会导致更新过的主存中值不一致的问题

在Java中,每个线程都有自己的本地内存,存储了该线程以读、写共享变量的副本,它是一个抽象的概念,线程之间的通信有内存模型控制,简称JMM

所以「线程间通信必须经过主内存」,JMM规定,「线程对共享变量的所有操作都必须在自己的本地内存中进行,不能直接从主内存中读取」。

Java中的volatile关键字可以保证多线程操作共享变量的可见性以及禁止指令重排序,synchronized关键字不仅保证可见性,同时也保证了原子性(互斥性)。在更底层,JMM通过内存屏障来实现内存的可见性以及禁止重排序。为了程序员的方便理解,提出了happens-before,它更加的简单易懂,从而避免了程序员为了理解内存可见性而去学习复杂的重排序规则以及这些规则的具体实现方法。

结束语

本节内容可能不像之前那么好理解,比较抽象,所以本文也有不足的地方,大家自己可以多查查一些资料,综合理解。​

来源:今日头条内容投诉

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