Java 内存模型

Java 内存模型

转自WIKI，自由的百科全书

跳转到导航，搜索

 

Java内存模型描述了在Java中，线程之间是如何通过内存互相通信、控制或者影响对方。内存模型和单线程模型共同构成了Java编程语言。

在1995年设计的Java内存模型被大多数人认为是不成功的，它使得许多可能改善性能的优化措施无法实施，也不能保证代码的绝对安全。在2004年，Tiger(Java 5.0)中，Java Community Process对内存模型进行了更新。

目录

• 1 背景
• 2 内存模型
• 3 影响

背景

Java语言支持多线程应用的开发。但是线程间同步的技术难度常常让开发者们望而却步。Java应用对各种处理器和操作系统的支持使得这个问题更为严重。为了能够界定软件的行为，Java的设计者们决定所有Java应用的行为必须可以清楚地被定义。

现代地高级语言开发中，代码常常不是按照编写顺序来执行的。编译器、处理器和内存调度系统会对代码重新排序来实现最佳的性能。在多处理器框架下，每个处理器都有自己的缓存，而且这些缓存与主内存之间并不是同步的。在这种情况下，如果从性能的角度考虑，要求线程之间保持完美的同步并不是一个好主意。因为这将带来大量的性能开销。这意味着在某些时候，不同的线程在同一块共享数据上，可能会看到完全不同的值。

在单线程应用中，推断代码的执行是很容易的。典型的情况是，系统会为每个线程在独立的环境中建立类似as-if-serial语义块。当一个线程被执行的时候，至少看上去这个线程的所有行为是按照他们在代码中的编写顺序执行的。即使这些行为并不真的是按照这个顺序发生。

如果一个线程不按顺序执行它的指令，那么其他线程的指令执行有可能也不是按照他原来的顺序。即使后一个线程并不涉及前一个线程的语句块。

例如：如果有两个线程并发的执行下列指令。

Thread 1	Thread 2
x = 1;	int r1 = y;
y = 1;	int r2 = x;

如果没有重新排序，Thread2对y的读取返回1，那么顺后对x的读取也会返回1，因为对x的写入操作发生在对y的写入操作之前。然而，如果这两个写入被重新排序，那么即使对y的读取返回1，对x的读取也可能返回0。

Java内存模型定义了多线程程序的正当行为(allowable behavior)，和什么情况下有可能对指令代码重新排序。它设置了线程和主内存之间的运行期约束(execution-time constraints)， 来保证Java应用程序的稳定和可靠。这就是使得在多线程环境下仍然可以合理的推断代码的执行情况，即使代码已经被动态编译器，CPU和内存调度系统进行了优化。

内存模型

在单线程的情况下，这个规则很简单。

Java语言规范要求JVM去观察within-thread as-if-serial语句块。运行环境（在这种情况下，通常是指动态编译器，CPU和内存调度系统）可以自由的采用一些对代码执行的优化（调整执行顺序），只要能保证这个孤立的线程的执行结果与完全按照他的代码编写顺序执行的结果完全相同。

在这里要注意的是，as-if-serial语句块不能防止不同的线程看到的同一数据有不同的值。内存模型对于这个问题(当数据被读取时什么样的返回值是合法的)是有明确定义的。