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Java 平台无关性和 Java 内存模型

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我们知道, Java 虚拟机是平台无关性的基石。

在我看来,它有两层意思,仅供参考,做不得数。

首先, Java 语言规范定义了一套统一的 API (可以把它看成一个 Facade),同时各个平台有自己专有的虚拟机。 Java API 在不同的虚拟机上,最终调用了自身操作系统下的功能函数(如 dll),所以从外部来看, Java API 在不同平台下有一致的表现。

其次, Java 虚拟机规范定义了一套 Java 内存模型,它试图屏蔽掉不同硬件和操作系统下内存访问的差别。举个例子,在现代操作系统中,多内核情况下,每个 CPU 和主内存之间一般都会有一个高速缓存,用来提高数据存取的速度。但是如何保证各缓存数据的一致性,是一个比较复杂的问题,不同的硬件和操作系统选取的解决方案也各不相同。各平台的虚拟机,有和当前平台的内存模型一致的 Java 内存模型,所以从外部(Java 应用程序的角度)来看,内存访问是一个黑匣子,依靠不同的 JVM ,在不同平台下有一致的表现。

那么 Java 内存模型到底是什么呢?首先它是人为定义出来的一个协议,主要目标是定义程序中各个变量的访问规则,即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出这样的底层细节。我们知道,为了填平 CPU 运算速度和内存读写速度的鸿沟,在虚拟机中每个线程都有自己的工作内存,同时还有一个大家共享的主内存。那数据如何从主内存读取到工作内存?如何从工作内存写入到主内存?如何保证各个工作内存之间数据的一致性?这些都是 Java 内存模型要解决的问题。 Java 内存模型定义了8种原子操作(lock, unlock, read, load, use, assign, store, write),以及针对这些操作的8条规则,最终形成一个并发环境下内存访问的方法论,这就是 Java 内存模型。
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