Java内存模型-相关概念

1、Happens-before

      JMM使用happens-before的概念阐述操作之间的内存可见性。在JMM中，如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须存在happens-before关系。两个操作可以是一个线程内、也可以是不同线程之间。Happens-before规则如下：

                  程序顺序规则：一个线程中的每个操作，h-b于该线程中的任意后续操作；

                  监视器规则：对一个监视器锁的解锁，h-b于随后对这个监视器的加锁；

                  Volatile变量规则：对一个Volatile域的写，h-b于任意后续对这个Volatile域的读；

                  传递性：如果A h-b B，且B h-b C，那么A h-b C；

        注意：两个操作之间具有happens-before关系，并不意味着前一操作必须要在后一操作之前执行。happens-before仅仅要求前一操作（执行结果）对后一操作可见。

 

2、As-if-servial 语义

      As-if-serial语义意思指：不管怎么重排序（编译器和处理器），（单线程）程序执行结构不能被改变。为了遵守该语义，编译器和处理器不会对存在数据依赖关系的操作做重排序。as-if-serial语义使单线程程序员无需担心重排序会干扰他们，也无需担心内存可见性问题。

 

3、数据竞争与顺序一致性保证

       JMM对正确同步的多线程程序的内存一致性做如下保证：如果程序是正确同步的，程序的执行将具有顺序一致性----即程序的执行结果与该程序在顺序一致性内存模型中执行结果相同。

 

4、Volatile

      Volatile变量具有如下特性：

             可见性：对于一个Volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个Volatile变量最后的写入。

             原子性：对任意单个Volatile变量的读写具有原子性。对一个Volatile变量的单个读/写操作，与对一个普通变量的读/写操作使用同一个锁来同步，它们之间的执行效果相同。

       从JSR-133开始，Volatile变量的写-读可以实现线程之间的通信。从内存语义的角度来说，Volatile与锁有相同的效果：Volatile写和锁的释放有相同的内存语义；Volatile读与锁的获取有相同的内存语义。

       Volatile写的内存语义如下：当写一个Volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存。Volatile读的内存语义如下：当读一个Volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存的共享变量设置为无效，然后直接从主内存中读取共享变量。

        Volatile仅仅保证对单个Volatile变量的读写具有原子性，而锁的互斥执行的特征可以确保对整个临界区代码的执行具有原子性。

 

5、锁

        锁的获取以及释放的内存语义与Volatile变量的一致。