java学习:JMM(java memory model)、volatile、synchronized、AtomicXXX理解

一、JMM(java memory model)内存模型

从网上淘来二张图:

java内存模型1

上面这张图说的是,在多核CPU的系统中,每个核CPU自带高速缓存,然后计算机主板上也有一块内存-称为主内(即:内存条)。工作时,CPU的高速缓存中的数据通过一系列手段来保证与主内的数据一致(CacheCoherence),更直白点,高速缓存要从主内中load数据,处理完以后,还要save回主存。

 

java内存模型1

上图说的是,java中的各种变量(variable)保存在主存中,然后每个线程自己也有自己的工作内存区(working memory),工作时,线程从主存中把变量副本load到自己的工作内存区,处理完了,再save回主存。

好象很明白,没有什么不好理解的:),

问题来了,如果有二个线程:线程A与线程B, A从主存中读取了变量x(到自己的的工作内存区),正准备处理,这时B修改了主存中的变量x,线程A能看见这种变化吗?(是否需要及时从主存中,加载最新的值),这个问题称为共享变量的可见性。

 

二、volatile、synchronized、AtomicXXX

直接上码:

2.1 版本1

package test.cn.mwee.order.monitor;

/**
 * Created by 菩提树下的杨过 on 2017/6/11.
 */
public class ThreadTest extends Thread {

    private static boolean flag = false;

    public void run() {
        System.out.println("t1:" + Thread.currentThread().getId());
        while (!flag) {

        }
        System.out.println("quit!");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadTest t1 = new ThreadTest();
        t1.start();
        Thread.sleep(50);
        ThreadTest.flag = true;
        System.out.println("main:" + Thread.currentThread().getId());
    }
}

ThreadTest是一个线程类,里面有一个静态变量flag,然后写了个main方法做测试。

注:在t1启动完成后,主线程中修改了ThreadTest的静态变量值flag,这时t1的run方法里的while循环,其实是看不见主线程对这个值的修改,所以程序始终不能退出,打印不出那一行quit.

 

2.2 版本2

package test.cn.mwee.order.monitor;

/**
 * Created by 菩提树下的杨过 on 2017/6/11.
 */
public class ThreadTest extends Thread {

    private static boolean flag = false;

    public void run() {
        System.out.println("t1:" + Thread.currentThread().getId());
        while (!flag) {
            synchronized (Class.class) {
            }
        }
        System.out.println("quit!");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadTest t1 = new ThreadTest();
        t1.start();
        Thread.sleep(50);
        ThreadTest.flag = true;
        System.out.println("main:" + Thread.currentThread().getId());
    }
}  

相对版本1,while循环中增加了一个synchronized同步代码块,虽然里面啥代码也没有,但是再次运行,能正常quit了(想下为啥?)

答案:(也是从网上抄来的)

synchronized关键字强制实现一个互斥锁,使得被保护的代码块在同一时间只能有一个线程进入并执行。同时也带另外一个作用:在线程进入synchronized块之前,会把工作存内存中的所有内容映射到主内存上,然后把工作内存清空再从主存储器上拷贝最新的值。而在线程退出synchronized块时,同样会把工作内存中的值映射到主内存,但此时并不会清空工作内存。这样,工作内存中的值和主内存中的值是一致的,保证了数据的一致性!(换句话说,run中的while看到了主存中的flag变量值的改变)

思考题:如果在while{}里写一行println打印输出,即:

        while (!flag) {
            System.out.println("flag=" + flag);
        }  

也能正常退出,留给大家去想。

 

2.3 版本3

package test.cn.mwee.order.monitor;

/**
 * Created by 菩提树下的杨过 on 2017/6/11.
 */
public class ThreadTest extends Thread {

    private volatile static boolean flag = false;

    public void run() {
        System.out.println("t1:" + Thread.currentThread().getId());
        while (!flag) {

        }
        System.out.println("quit!");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadTest t1 = new ThreadTest();
        t1.start();
        Thread.sleep(50);
        ThreadTest.flag = true;
        System.out.println("main:" + Thread.currentThread().getId());
    }
}  

相对版本1,flag变量前加了关键字volatile,它能保证对该变量的修改,同步到其它线程,即其它线程读取flag时,看到的就是变化后的最新值,同时volatile还能防止指令重排序。运行下,也能如期打印出quit,程序退出。

注:volatile只能保证其它线程看到的变量值是最新的,但是并不保证原子性(换句话说,高并发情况下,仍然无法100%保证线程安全)

 

2.4 版本4

package test.cn.mwee.order.monitor;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicBoolean;

/**
 * Created by 菩提树下的杨过 on 2017/6/11.
 */
public class ThreadTest extends Thread {

    private static AtomicBoolean flag = new AtomicBoolean(false);

    public void run() {
        System.out.println("t1:" + Thread.currentThread().getId());
        while (!flag.get()) {

        }
        System.out.println("quit!");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadTest t1 = new ThreadTest();
        t1.start();
        Thread.sleep(50);
        ThreadTest.flag.set(true);
        System.out.println("main:" + Thread.currentThread().getId());
    }
}  

与上一个版本相比,使用了可以保证原子性,又不用加同步锁的并发包里的AtomicXXX系列类,同样也可以正常打印出quit,推荐使用这个。

如果感兴趣的话,可以看下AtomicBoolean的源码,其实是借助volatile以及CAS来实现的,源码一看便知,不再啰嗦。

posted @ 2017-06-12 21:51 菩提树下的杨过 阅读(...) 评论(...) 编辑 收藏