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揭开多线程编程背后的秘密：深入理解Java内存模型和并发编程
发布时间：2024-03-17 09:41:52
Java 内存模型（JMM）是 Java 虚拟机（JVM）用来管理多线程并发访问共享内存的模型。它定义了多个共享变量线程环境中的行为包括变量的可见性、原子性和有序性。同时访问共享变量以支持多个线程，JVM 采用happens-before关系的机制，保证共享变量的可见性和一致性。
happens-如果事件A是事件A，before关系定义了两个事件之间的因果关系 happens-before 事件B，那么事件B对共享变量的修改对事件A是可见的。happens-before关系主要有以下几种情况：
- 程序顺序规则：在一个线程中，可以看到共享变量的修改。
- 管道规则：如果一个线程通过管道（如管道或队列）向另一个线程发送信息，则可以看到接收线程。
- 锁定规则：如果一个线程获得锁定，则其他线程可以看到共享变量的修改。
- volatile 变量规则：如果一个变量被声明为 volatile，所以对变量的修改对所有线程都是可见的。
- final 变量规则：如果一个变量被声明为 final，所以对变量的修改对所有线程都是可见的。
除了 happens-before 关系之外，JMM 还定义了变量的可见性和原子性：
- 可见性：可见性是指对共享变量的线程修改。JMM 通过 happens-before 关系保证了变量的可见性。
- 原子性：原子性是指一个操作要么完全执行，要么完全不执行。JMM 通过锁和 volatile 变量保证了变量的原子性。
理解 JMM 理解和解决的工作原理并发编程中的问题非常重要。通过理解 happens-before 多线程可以避免关系、变量的可见性和原子性编程中存在数据不一致、死锁等问题。
以下是几个演示 JMM 工作原理的代码示例：
public class VisibilityDemo {
private static boolean visible = false;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (!visible) {
// 等待可见性
}
System.out.println(可见性示例:可见性”);
}).start();
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
visible = true;
}).start();
}
}
在这个例子中，两个线程并发运行。第一个线程等待变量 visible 变为 true，而第二个线程在 1 秒后将 visible 设置为 true。当检测到第一线程时 visible 为 true 当它输出“可见性示例：可见性”时。
public class AtomicityDemo {
private static int count = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(() -> {
synchronized (AtomicityDemo.class) {
count++;
}
}).start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(原子性示例:count = " + count);
}
}
在这个例子中，1000个线程并发运行，每个线程都是变量 count 进行自增操作。因为 count 它是一个共享变量，它的修改不是原子，所以最终输出 count 可能小于或大于 1000。
