Java并发-volatile与JMM多线程内存模型

2022年05月13日 阅读数:5
这篇文章主要向大家介绍Java并发-volatile与JMM多线程内存模型,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

Java并发-volatile与JMM多线程内存模型_共享变量

  • 1、经过程序看现象
  • 2、为何会产生这种现象(JMM模型)?
  • 3、MESI 缓存一致性协议

1、经过程序看现象

在开始为你们讲解Java 多线程缓存模型以前,咱们先看下面的这一段代码。这段代码的逻辑很简单:主线程启动了两个子线程,一个线程一、一个线程2。线程1先执行,sleep睡眠2秒钟以后线程2执行。两个线程使用到了一个共享变量shareFlag,初始值为false。若是shareFlag一直等于false,线程1将一直处于死循环状态,因此咱们在线程2中将shareFlag设置为true缓存

public class VolatileTest {

public static boolean shareFlag = false;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
System.out.print("开始执行线程1 =>");
while (!shareFlag){ //shareFlag = false则一直死循环
//System.out.println("shareFlag=" + shareFlag);
}
System.out.print("线程1执行完成 =>");
}).start();

Thread.sleep(2000);

new Thread(() -> {
System.out.print("开始执行线程2 =>");
shareFlag = true;
System.out.print("线程2执行完成 =>");
}).start();
}

}

若是你没有学过JMM线程模型,可能你看完上面的代码,但愿获得的输出结果是下面这样的:微信

开始执行线程1 =>开始执行线程2 =>线程2执行完成 =>线程1执行完成=>

以下图所示,正常人理解这段代码,首先执行线程1进入循环,线程2修改shareFlag=true,线程1跳出循环。因此跳出循环的线程1会打印"线程1执行完成=>",可是通过笔者实验,**"线程1执行完成=>"不会被打印,线程1也没有跳出死循环**,这是为何呢?Java并发-volatile与JMM多线程内存模型_缓存_02多线程

2、为何会产生这种现象(JMM模型)?

要解释上面提到的问题,咱们就须要学习JMM(Java Memory Model)Java 内存模型,笔者以为叫作Java多线程内存模型更准确一些。Java并发-volatile与JMM多线程内存模型_缓存_03并发

  • 首先,在JMM中每一个线程有本身的工做内存,在程序启动的时候,线程将共享变量加载(read&load)到本身的工做内存中,加载到线程工做内存中的内存变量是主内存中共享变量的副本。也就是说此时shareFlag在内存中有三个副本,值都等于false。
  • 当线程2执行​​shareFlag=true​​​的时候将其工做内存副本修改成​​shareFlag=true​​,同时将副本的值同步写回(store&write)到主内存中。
  • 可是线程1的工做内存中的​​shareFlag=false​​没有发生变化,因此线程1一直处于死循环之中

3、MESI 缓存一致性协议

按照上文的实验以及JMM模型,线程2修改的共享变量的值,线程1感知不到。那怎么样才能让线程1感知到共享变量的值发生了变化呢?其实也很简单,给shareFlag共享变量加上volatile关键字就能够了。ide

public volatile static boolean shareFlag = false;

其底层原理是这样的,加上volatile关键字提示JMM遵循MESI 缓存一致性协议,该协议包含以下的缓存使用规范(看不懂能够不看,下文会用简单的语言及例子描述一下)。学习

  1. Modified:表明当前Cache行的数据是修改过的(Dirty),而且只在当前CPU的Cache中是修改过的;此时该Cache行的数据与其余Cache中的数据不一样,与内存中该行的数据也不一样。
  2. Exclusive:表明当前Cache行的数据是有效数据,其余CPU的Cache中没有这行数据;而且当前Cache行数据与内存中的数据相同。
  3. Shared:表明多个CPU的Cache中都会缓存有这行数据,而且Cache中的数据与内存中的数据一致;
  4. Invalid:表示当前Cache行中的数据无效;

Java并发-volatile与JMM多线程内存模型_缓存_04

上文中的缓存使用规范可能过于复杂,简单的说就是spa

  • 当线程2修改shareFlag的时候(参考Modify),告知bus总线我修改了共享变量shareFlag,
  • 线程1对Bus总线进行监听,当它获知共享变量shareFlag发生了修改就会将本身工做内存中的shareFlag副本删除使其失效。
  • 当线程1再次须要使用到shareFlag的时候,发现工做内存中没有shareFlag变量副本,就会从新从主内存中加载(read&load)


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