【JavaEE】线程安全-内存可见性、指令全排序

目录

一、Java内存模型(JMM)

1.工作内存

1.1组成

1.2速度

1.3操作副本

2.主内存

2.1组成

2.2速度

2.3存储数据

二、Java处理数据

1.最大能预对

1.1极简自保式处理数据

1.1.1读取

1.1.1.1无副本

1.1.1.2有副本

1.1.2写入

2.无法预应对

2.1内存可见性

2.1.1私有数据无影响

2.1.2共享数据出问题

[2.1.2.1多线程同一读写 - 读问题(线程安全-内存可见性)](#2.1.2.1多线程同一读写 - 读问题(线程安全-内存可见性))

2.1.2.2强制协调机制

2.1.2.2.1volatile

2.1.2.2.2synchronized

三、线程安全-指令全排序

1.原因

1.1各种各样来源

1.2各种各样排序

1.2.1贴

1.3各种各样赋容

2.解决

[2.1块 - 锁机制](#2.1块 - 锁机制)

2.1.1加锁

2.1.2跳锁


一、Java内存模型(JMM)

1.工作内存

1.1组成

每个线程私有的 整块 工作内存 由共cpu缓存、寄存器、硬件写缓冲区 分拼占成

|-------|------|
| 工作内存 ||
| 私有区 ||
| 缓存 | 存储副本 |
| 寄存器 | 运算操作 |
| 硬件写缓区 | 写回结果 |


1.2速度

工作内存 访问速度


1.3操作副本

线程 读取拷贝 主内存数据 在它私有的CPU工作内存中 才能 展开操作


2.主内存

2.1组成

主内存 由线程共享的堆、方法区 与 线程私有的栈 组成

|-----|-----------|---|-------------|
| 主内存 ||||
| 共享区 || 私有区 ||
| 堆 | 实例变量、数组元素 | 栈 | 方法局部变量、方法参数 |
| 方法区 | 静态变量、常量 |


2.2速度

主内存 访问速度


2.3存储数据

线程 将它私有的工作内存数据 写入刷新到主内存中 登记结果


二、Java处理数据

1.最大能预对

线程 已经统一默认以 自先能最大确定 的单线程 在有保障 下的 且少动主内存极简自保地处理数据,已做到 最大能应对到的 单线程的极致完美

1.1极简自保式处理数据

1.1.1读取
1.1.1.1无副本

读取时 工作内存无副本 就往主内存读取拷贝


1.1.1.2有副本

读取时 工作内存已经有副本了 就直接使用它副本会随机失效


1.1.2写入

写入时 工作内存里副本的写入修改结果 到不确定的自合适时机 再写入刷新到主内存


2.无法预应对

线程 没有也无法 预制考虑处理 单线程之外 多线程的各式参与协调 ,默认是 单线程的无协调

2.1内存可见性

2.1.1私有数据无影响

线程私有数据 转到多线程下 也与往常一样 还是单线程使用 ,不会发生 无协调问题,永久线程可见性安全


2.1.2共享数据出问题

线程共享数据 转到多线程 下 就会发生 无协调问题

2.1.2.1多线程同一读写 - 读问题(线程安全-内存可见性)

多线程同一读写时,仅修改副本 未刷新主内存 或也刷新到主内存 但工作内存还只读已存副本,此线程的修改它 彼线程不能及时读见它,读体现问题

例:1处读取问题

java 复制代码
private static volatile SingletonLazy instance = null;
private SingletonLazy() { }
public static SingletonLazy getInstance() {
    if (instance == null) {//1
        synchronized (SingletonLazy.class) {
            if (instance == null) {
                instance = new SingletonLazy();
            }
        }
    }
    return instance;
}
  • 修改 及时读取到直接非空退出
  • 那时未能及时读取到 就会参与进锁竞争 再在进锁判断非空后 才最终也退出,增加了许多 不必要的同步开销

2.1.2.2强制协调机制

得手动 根据实际情况地 用强制工作内存读取主内存 、强制工作内存立即写入主内存强制协调机制 去进行协调

2.1.2.2.1volatile

volatile 保变量内存 所有线程可见写入读取 都直接对主内存内容

(1)写入

写入后 volatile立即将 此线程工作内存里 此变量副本的修改结果 写入刷新到主内存 ,并使其它所有线程工作内存里的 该变量副本失效


(2)读取

读取时 读取的是主内存内容

  • 副本未失效 主内存未修改 直接读取与主内存一致的副本
  • 副本已失效 主内存已修改 往主内存读取主内存内容 拷贝到副本读

(3)禁止指令重排序

(3).1指令重排序

操作的指令序 都是默认极致单线程 往最高效 也无应对序排的:


(3).2屏障禁止

volatile变量指令 屏障地 禁止其它指令 横跃过它

--->避免了new操作中 为优化单线程执行效率 而将++invokespecial调用构造函数初始化对象指令 与putstatic引用赋值指令(volatile变量指令) 重排序交换++的可能发生


2.1.2.2.2synchronized

synchronized保 锁块内存 之间可见

(1)进锁

进锁块时 synchronized使此线程工作内存中 ++共享变量++的副本失效


(2)出锁

出锁块时 synchronized使此线程 锁块内工作内存副本的修改 写入刷新到主内存


三、线程安全-指令全排序

多线程同一写 - 指令排序问题

1.原因

此线程与彼线程的修改块 互碎乱序

1.1各种各样来源

方法重复调用 + 线程一趟执行 来源


1.2各种各样排序

前后 碎块 贴隔 排序

1.2.1贴

单核下 指令最近可贴到 紧挨连续

多核下 指令最近可贴到 同时连续


1.3各种各样赋容

顺序来龙 赋内容


2.解决

2.1块 - 锁机制

java 复制代码
class SingletonLazy {
    private static volatile SingletonLazy instance = null;
    private SingletonLazy() { }
    public static SingletonLazy getInstance() {
        if (instance == null) {//2.跳锁,instance都非空时 不加锁地 随意让它们碎处理都行
            synchronized (SingletonLazy.class) {//1.加锁,instance都为空时 锁成块地排序 执行
                if (instance == null) {
                    instance = new SingletonLazy();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}
2.1.1加锁

赋内容 在碎上会出问题 的 用锁限制碎 只能块地 前后块贴隔 排序


2.1.2跳锁

赋内容 在碎上不会出现问题 的 就不加锁地 允许碎处理

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