JMM

Java Memory Model(Java内存模型), 围绕着在并发过程中如何处理可见性、原子性、有序性这三个特性而建立的模型。

计算机内存模型


java内存模型



Java内存模型带来的问题

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重排序类型

Java如何实现原子操作

(1)使用循环CAS实现原子操作:JVM中的CAS操作正是利用了处理器提供的CMPXCHG指令实现的。自旋CAS实现的基本思路就是循环进行CAS操作直到成功为止。从Java1.5开始,JDK的并发包里提供了一些类来支持原子操作,如AtomicBoolean。

(2)CAS实现原子操作的三大问题:ABA问题,因为CAS需要在操作值的时候,检查值有没有发生变化,如果没有发生变化则更新,但是如果一个值原来是A,变成了B,又变成了A,那么使用CAS进行检查时会发现它的值没有变化,但是实际上却变化了。ABA问题的解决思路是使用版本号,在变量前追加版本号,每次变量更新的时候把版本号加1,那么A-B-A就会变成了1A-2B-3A。从JAVA1.5开始,JDK的Atomic包里提供了一个类AtomicStampedreference来解决ABA问题。这个类的compareAndSet方法的作用是首先检查当前引用是否等于预期引用,并且检查当前标志是否等于预期标志,如果全部相等,则以原子方式将该引用和该标识的值设置为给定的更新值。循环时间长开销大,自旋CAS如果长时间不成功,会给CPU带来非常大的执行开销。如果JVM能支持处理器提供的pause指令,那么效率会有一定的提升。pause指令有两个作用:第一,它可以延迟流水线执行指令,使CPU不会消耗过多的执行资源,延迟的时间取决于具体的版本,在一些处理器上延迟时间是零;第二,它可以避免在退出循环的时候因内存顺序冲突而引起CPU流水线被清空,从而提高CPU的执行效率。只能保证一个共享变量的原子性,当对一个共享变量执行操作时,我们可以使用循环CAS的方式来保证原子操作,但是对多个共享变量操作时,循环CAS就无法保证操作的原子性,这个时候就可以用锁。还有一个取巧的办法,就是把多个共享变量合并成一个共享变量来操作。Java1.5以后JDK提供了AtomicReference类来保证引用对象之间的原子性,就可以把多个变量放在一个对象里来进行CAS操作。

(3)使用锁机制实现原子操作:锁机制保证了只有获得锁的线程才能狗操作锁定的内存区域。JVM内部实现了很多种锁机制,有偏向锁、轻量级锁和互斥锁。有意思的是除了偏向锁,JVM实现锁的方式都用了循环CAS,即一个线程想进入同步块的时候使用循环CAS的方式来获取锁,当它退出同步块的时候使用循环CAS释放锁。


JMM和底层实现原理 - 简书

Java并发原理与JMM - u010272408的专栏 - CSDN博客

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