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【JavaEE】线程安全-内存可见性、指令全排序

news 2025/9/16 5:46:16

一、Java内存模型(JMM)

1.工作内存

1.1组成

1.2速度

1.3操作副本

2.主内存

2.1组成

2.2速度

2.3存储数据

二、Java处理数据

1.最大能预对

1.1极简自保式处理数据

1.1.1读取

1.1.1.1无副本

1.1.1.2有副本

1.1.2写入

2.无法预应对

2.1内存可见性

2.1.1私有数据无影响

2.1.2共享数据出问题

2.1.2.1多线程同一读写 - 读问题(线程安全-内存可见性)

2.1.2.2强制协调机制

2.1.2.2.1volatile

2.1.2.2.2synchronized

三、线程安全-指令全排序

1.原因

1.1各种各样来源

1.2各种各样排序

1.2.1贴

1.3各种各样赋容

2.解决

2.1块 - 锁机制

2.1.1加锁

2.1.2跳锁

一、Java内存模型(JMM)

1.工作内存

1.1组成

每个线程私有的整块工作内存由共cpu的 缓存、寄存器、硬件写缓冲区 分拼占成

工作内存
私有区
缓存	存储副本
寄存器	运算操作
硬件写缓区	写回结果

1.2速度

工作内存访问速度快

1.3操作副本

线程读取拷贝主内存数据在它私有的CPU工作内存中才能展开操作

2.主内存

2.1组成

主内存由线程共享的堆、方法区 与线程私有的栈 组成

主内存
共享区		私有区
堆	实例变量、数组元素	栈	方法局部变量、方法参数
方法区	静态变量、常量

2.2速度

主内存访问速度慢

2.3存储数据

线程将它私有的工作内存数据写入刷新到主内存中 登记结果

二、Java处理数据

1.最大能预对

线程已经统一默认以 自先能最大确定的单线程在有保障下的且少动主内存地 极简自保地处理数据，已做到最大能应对到的 单线程的极致完美

1.1极简自保式处理数据

1.1.1读取

1.1.1.1无副本

读取时工作内存无副本就往主内存读取拷贝

1.1.1.2有副本

读取时工作内存已经有副本了就直接使用它，副本会随机失效

1.1.2写入

写入时工作内存里副本的写入修改结果到不确定的自合适时机再写入刷新到主内存

2.无法预应对

线程没有也无法预制考虑处理单线程之外多线程的各式参与协调，默认是 单线程的无协调

2.1内存可见性

2.1.1私有数据无影响

线程私有数据 转到多线程下也与往常一样还是单线程使用，不会发生无协调问题，永久线程可见性安全的

2.1.2共享数据出问题

线程共享数据 转到多线程下就会发生无协调问题

2.1.2.1多线程同一读写 - 读问题(线程安全-内存可见性)

多线程同一读写时，仅修改副本未刷新主内存或也刷新到主内存但工作内存还只读已存副本，此线程的修改它彼线程不能及时读见它，读体现问题

例：1处读取问题

private static volatile SingletonLazy instance = null;
private SingletonLazy() { }
public static SingletonLazy getInstance() {if (instance == null) {//1synchronized (SingletonLazy.class) {if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;
}

修改及时读取到 就直接非空退出了
那时未能及时读取到 就会参与进锁竞争 再在进锁判断非空后才最终也退出，增加了许多不必要的同步开销

2.1.2.2强制协调机制

得手动根据实际情况地用强制工作内存读取主内存、强制工作内存立即写入主内存 的强制协调机制 去进行协调

2.1.2.2.1volatile

volatile 保变量内存所有线程可见，写入读取都直接对主内存内容

(1)写入

写入后 volatile立即将此线程工作内存里此变量副本的修改结果写入刷新到主内存，并使其它所有线程工作内存里的该变量副本失效

(2)读取

读取时 读取的是主内存内容：

副本未失效主内存未修改 直接读取与主内存一致的副本
副本已失效主内存已修改 往主内存读取主内存内容拷贝到副本读

(3)禁止指令重排序

(3).1指令重排序

操作的指令序都是默认极致单线程往最高效也无应对序排的：

(3).2屏障禁止

volatile变量指令 屏障地禁止其它指令横跃过它

—>避免了new操作中为优化单线程执行效率而将invokespecial调用构造函数初始化对象指令与putstatic引用赋值指令(volatile变量指令) 重排序交换的可能发生

2.1.2.2.2synchronized

synchronized保 锁块内存之间可见

(1)进锁

进锁块时 synchronized使此线程工作内存中共享变量的副本失效

(2)出锁

出锁块时 synchronized使此线程 锁块内工作内存副本的修改写入刷新到主内存

三、线程安全-指令全排序

多线程同一写 - 指令排序问题

1.原因

此线程与彼线程的修改块互碎乱序

1.1各种各样来源

方法重复调用 + 线程一趟执行 来源

1.2各种各样排序

前后碎块贴隔 排序

1.2.1贴

单核下指令最近可贴到 紧挨连续

多核下指令最近可贴到 同时连续

1.3各种各样赋容

顺序来龙赋内容

2.解决

2.1块 - 锁机制

class SingletonLazy {private static volatile SingletonLazy instance = null;private SingletonLazy() { }public static SingletonLazy getInstance() {if (instance == null) {//2.跳锁，instance都非空时 不加锁地 随意让它们碎处理都行synchronized (SingletonLazy.class) {//1.加锁，instance都为空时 锁成块地排序 执行if (instance == null) {instance = new SingletonLazy();}}}return instance;}
}