Java并发编程里的volatile。Java内存模型核CPU内存架构的对应关系

最新推荐文章于 2025-09-09 09:10:31 发布
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文章标签： java
原文链接：http://www.cnblogs.com/shengulong/p/10134856.html
本文深入探讨了Java内存模型的基础知识，包括CPU内存架构、多线程下的缓存一致性问题，以及volatile关键字的详细解析。通过理解这些核心概念，读者可以更好地掌握Java并发编程的关键技巧。

 

CPU内存架构：https://www.jianshu.com/p/3d1eb589b48e

Java内存模型：https://www.jianshu.com/p/27a9003c33f4

多线程下的缓存一致性问题：https://www.jianshu.com/p/97dc5242c3a6

java volatile关键字解惑：https://www.jianshu.com/p/195ae7c77afe

Google—Java Memory Model：https://www.jianshu.com/p/539f959dfbe5

Java并发编程：volatile关键字解析

 

 

Java线程篇：https://www.jianshu.com/u/8e5bbce55ed3

 

转载于:https://www.cnblogs.com/shengulong/p/10134856.html

Java 并发编程：一文了解 Java 内存模型（处理器优化、指令重排序与内存屏障的深层解析）
栗筝i的博客
07-26 1419
在当今多核处理器和高并发应用日益普及的时代，理解并掌握 Java 并发编程变得尤为重要。Java 内存模型（Java Memory Model, JMM）作为并发编程的基石，扮演着至关重要的角色。JMM 定义了多线程环境下变量的访问规则，确保程序在不同平台和处理器上能够一致且正确地运行。 本文将深入探讨 Java 内存模型中的核心概念，包括处理器优化、指令重排序与内存屏障。我们将揭示这些技术如何影响 Java 程序的执行顺序和数据可见性，以及开发者如何利用 JMM 的规则来编写高效、安全的并发程序。通过对
Java高并发编程实战3，Java内存模型与Java对象结构
学Java，找哪吒
09-19 3981
Java高并发编程实战系列，打造精品专栏。
全面理解Java内存模型(JMM)及volatile关键字
热门推荐
zejian的博客
06-12 18万+
【版权申明】未经博主同意，谢绝转载！（请尊重原创，博主保留追究权） http://blog.youkuaiyun.com/javazejian/article/details/72772461 出自【zejian的博客】 关联文章： 深入理解Java类型信息(Class对象)与反射机制 深入理解Java枚举类型(enum) 深入理解Java注解类型(@Annotation) 深...
Java并发编程面试题：内存模型（6题）
在技术的广袤天地里，本博客如精准罗盘。剖析前沿科技，深掘代码奥秘，以精炼笔触，带您穿越复杂技术迷宫，速达知识彼岸。
04-14 1227
在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分 3 种类型。编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism，ILP）来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应 机器指令的执行顺序。内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
一文读懂Java内存模型(JMM)及volatile关键字
org_hjh的博客
11-10 713
点赞再看，养成习惯，公众号搜一搜【一角钱技术】关注更多原创技术文章。 本文 GitHub org_hejianhui/JavaStudy 已收录，有我的系列文章。 前言 并发编程从操作系统底层工作的整体认识开始 上一篇我们从操作系统底层工作的整体了解了并发编程在硬件以及操作系统层面的一些知识，本篇我们继续来学习JMM模型以及Volatile关键字的那些面试必问的一些知识点。 什么是JMM模型？ Java 内存模型（Java Memory Model 简称JMM）是一种抽象的概念，并不真实存在，它描..
【并发编程】-1. 计算机内存架构、JAVA内存模型、Volatile关键字
xrl00的博客
06-26 824
本文对JAVA内存模型JMM做了较为全面的总结，从计算机内存架构出发，介绍了CPU缓存一致性的实现技术，并说明它与JMM之间的关系，辅助理解JMM的实现原理；还通过介绍Volatile关键词的作用和实现原理，来说明JMM具体的应用；
深入解析Java并发编程中的volatile内存语义及其屏障实现
zuiyuelong的博客
07-31 993
其次，它防止了指令重排序带来的问题。在Java内存模型中，volatile变量的读操作会插入特定的内存屏障指令，这些屏障通过限制处理器和编译器的重排序行为来保证内存可见性。StoreLoad屏障是四种内存屏障中最严格的一种，它确保volatile写操作完成之前的所有写操作（包括普通写和volatile写）都对其他处理器可见，并且防止后续的读操作重排序到写操作之前。例如，在x86平台生成的汇编代码中，volatile读操作可能看不到明显的内存屏障指令，而在ARM平台则可以看到明确的DMB指令插入。
java并发编程——内存模型
zhaohuodian的博客
08-08 297
除了定义以上8中原子操作，Java内存模型还规定了上述8种基本操作在执行时必须满足一定的操作规则，例如如不允许read和load单独出现（即不允许一个变量从主内存中读取但工作内存不接受），不允许store和write单独出现（即不允许从工作内存中发起了回写单主内存不接受），这里不一一列举，详细网上搜索即可。工作内存：每条线程都有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量到主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。...
Java并发编程原理-内存模型
leehoward
03-19 249
目录基本概念程序进程线程JVM与线程JVM内存区域 基本概念 程序 代码，完成某一任务的代码序列（静态的概念） 进程 程序在某些数据上的一次运行，有开始、有结束、有生命周期（动态的概念） 线程 一个进程包含一个或多个线程，占有该资源（内存、CPU等）的独立单元（微观的概念） JVM与线程 JVM什么时候启动 ：Java程序类被调用的时候，JVM线程会启动，然后再启动其他线程（如：main） JVM...
Java并发编程：volatile能否保证数据的同步
码农架构
12-17 496
volatile这个关键字可能很多朋友都听说过，或许也都用过。在Java 5之前，它是一个备受争议的关键字，因为在程序中使用它往往会导致出人意料的结果。在Java 5之后，volatile关键字才得以重获生机。 关于存储介质 作为Java开发我们都了解Java内存模型，JMM为了提高执行性能引入了工作内存和主存两个概念。在继续讨论之前必须先搞清四种存储介质：寄存器、高级缓存、RAM和ROM。RAM与ROM大家都比较熟悉了，可以看成是我们经常说的内存与硬盘。寄存器属于处理器里面的一部分，而高级缓存cach
详解Java并发编程volatile关键字
禅与计算机程序设计的艺术
12-13 1791
文章摘要 volatile是轻量级的synchronized，通过无锁方式保证变量可见性。文章通过代码示例展示了普通变量在多线程环境下的不可见性问题，并说明64位变量（如double/long）存在非原子性风险。使用volatile修饰后，线程能及时感知变量变化。 从JMM模型角度，volatile遵循happens-before原则，确保写操作对后续读操作可见。汇编代码显示volatile变量操作后会插入lock指令，强制刷新处理器缓存。硬件层面基于MESI协议，通过总线嗅探机制使其他处理器缓存失效，保证
Java内存模型以及多线程并发深度剖析
program哲学
06-27 238
本文介绍Java内存模型及并发编程基础概念
基于SpringBoot和uni-app开发的陪诊陪护软件系统源码
程序员创业中
09-06 1495
中国60岁以上人口已突破3.1亿，独居老人超1.3亿，而一线城市三甲医院日均门诊量超万人次。在这组数据背后，是无数家庭面临的困境：子女异地工作无法陪同父母就医，独居老人因不会操作智能设备在挂号机前徘徊，异地患者因不熟悉流程在医院迷路……当“就医”从个人事务演变为社会难题，陪诊陪护系统正以“专业服务+技术赋能”的双重模式，成为破解这一困局的关键。
二叉树的前中后序遍历(迭代法)
mrjieke6的博客
09-07 1287
本文系统介绍了二叉树前序、中序和后序遍历的迭代实现方法。前序遍历采用栈结构，按;根→右→左 ;顺序入栈；中序遍历先全部左子树入栈再访问节点；后序遍历则通过修改前序遍历顺序为"根→右→左 ;后反转结果。三种遍历时间复杂度均为O(n)，空间复杂度最坏O(n)。与递归实现相比，迭代方法避免了栈溢出风险，处理大型树更稳定。每种遍历方式都配有详细代码解析、执行示例和复杂度分析，并讨论了实际应用场景，为掌握树结构操作提供了系统指导。
从Java全栈开发到微服务架构的实战经验分享
CatchLight的博客
09-09 774
应聘者：我认为最重要的是能够理解业务需求，并将其转化为技术方案。同时，持续学习新技术，保持对行业趋势的关注也很关键。毕竟，技术更新很快，只有不断学习才能跟上节奏。通过这次面试，我们可以看到一位资深Java全栈开发者的专业能力和实践经验。他不仅掌握了多种技术栈，还能在实际业务场景中灵活运用，解决实际问题。同时，他也展现了良好的沟通能力和学习能力，这些都是成为一名优秀工程师的关键素质。
大数据毕业设计选题推荐-基于大数据的贵州茅台股票数据分析系统-Spark-Hadoop-Bigdata
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09-07 1017
本文介绍了基于Hadoop+Spark的贵州茅台股票数据分析系统，采用Python/Java语言开发，集成Django/Spring Boot后端与Vue前端，实现多维金融数据分析。系统核心功能包括价格趋势分析、成交量跟踪、波动性评估及技术指标验证，通过Spark SQL和Pandas处理海量交易数据，支持日均价格走势、价量相关性、MACD/RSI指标等深度挖掘。界面展示包含Echarts动态可视化图表，代码示例演示了Spark计算日均均价、20日均线及价格区间统计逻辑。
Java内存区域与内存溢出
DKPT的博客
09-07 625
Java内存溢出的核心在于内存分配与回收失衡，需结合区域特性针对性解决。堆溢出最常见，需重点排查泄漏；方法区溢出多因动态类加载失控；直接内存溢出则需关注NIO使用。通过工具分析+代码优化+参数调优的组合策略，可显著降低OOM风险。二、内存溢出（OOM）类型与触发场景。三、内存溢出诊断与解决策略。一、Java内存区域划分。
【lucene】bitsetiterator
最新发布
risc123456的博客
09-09 397
某些自定义 `FieldCache` 或 `DocValues` 去重逻辑，会先把出现过的 docID 记到 `BitSet`，再用 `BitSetIterator` 一次性吐出。`BitSet` 本身只有 `get()/set()/nextSetBit(int)`，没有标准的迭代器语义，于是就有了 `BitSetIterator` 做适配。- `cost()` 直接返回 `cardinality()`，方便上层 `ConjunctionDISI/DisjunctionDISI` 做排序、选 lead。
Java内存屏障
04-23
<think>好的，用户想了解Java内存屏障的相关知识，特别是在并发编程中的作用，尤其是和volatile关键字的关联。之前我已经回答过关于volatile的详解，现在需要更深入地探讨内存屏障。首先，我需要回顾之前的回答和相关引用，确保信息一致且补充新的细节。 用户提供的引用中提到了内存屏障如何保障可见性和有序性，以及不同平台的内存模型差异。引用[1]到[5]详细说明了内存屏障的作用、类型以及JVM如何利用它们实现volatile的特性。用户可能希望了解内存屏障的具体类型、工作原理，以及它们如何与Java内存模型（JMM）结合使用。 接下来，我需要组织信息结构。可能的分点包括内存屏障的定义、类型、在JMM中的实现、与volatile的关系、实际应用案例以及注意事项。需要确保每个部分都引用适当的文献支持，例如引用[2]解释内存屏障的基本作用，引用[4]说明JMM如何统一不同平台，引用[5]关于内存屏障的插入规则。 另外，用户可能对内存屏障如何具体禁止重排序和保证可见性感兴趣。需要详细解释LoadLoad、StoreStore等屏障的作用，并结合volatile变量的读写操作示例。例如，在volatile写操作后插入StoreLoad屏障，确保写入立即对其他线程可见。 还要注意用户可能的疑问点，比如内存屏障的性能影响，以及与其他同步机制（如synchronized）的对比。引用[5]提到synchronized也能获得可见性，但性能较差，这部分需要强调推荐使用volatile的原因。 最后，生成相关问题时要围绕内存屏障和volatile的深入应用，例如不同屏障类型的区别，volatile与happens-before的关系，以及实际调试中的注意事项。确保问题能够引导用户进一步学习相关知识点。</think>### Java内存屏障详解（并发编程视角） #### 一、核心定义与作用 内存屏障（Memory Barrier）是JVM插入的特殊指令，用于控制**指令重排序**和**内存可见性**。主要实现两个目标： 1. 禁止编译器/处理器对特定指令进行重排序（保障有序性） 2. 强制刷新CPU缓存，保证多线程数据一致性（保障可见性）[^2][^3][^4] #### 二、JMM定义的四种内存屏障 | 屏障类型 | 作用场景 | 具体效果 | 对应volatile操作 | |-------------------|-----------------------------|------------------------------------------|-----------------| | LoadLoad屏障 | load1; LoadLoad; load2 | 确保load1先于load2执行 | volatile读之后 | | StoreStore屏障 | store1; StoreStore; store2 | 确保store1的结果对其他处理器可见先于store2 | volatile写之前 | | LoadStore屏障 | load; LoadStore; store | 禁止load与后续store重排序 | volatile读之后 | | StoreLoad屏障 | store; StoreLoad; load | 强制刷写缓存到内存，并重新加载最新值（代价最大） | volatile写之后 | > 示例：volatile变量的写操作会插入`StoreStore`（禁止前面普通写与volatile写重排）和`StoreLoad`屏障（保证写操作立刻全局可见）[^4][^5] #### 三、内存屏障在volatile中的实现 ```java public class MemoryBarrierDemo { volatile int value = 0; // 触发JVM插入内存屏障 void writer() { // 普通写操作 int a = 1; // StoreStore屏障（禁止a=1与value=2重排序） value = 2; // volatile写 // StoreLoad屏障（强制刷新到主内存） } void reader() { // LoadLoad屏障（保证先读取value） int r1 = value; // volatile读 // LoadStore屏障（禁止后续普通写与读操作重排序） int b = r1 + 1; } } ``` 实现机制： 1. **写屏障序列**：`普通写 -> StoreStore屏障 -> volatile写 -> StoreLoad屏障` 2. **读屏障序列**：`volatile读 -> LoadLoad屏障 + LoadStore屏障 -> 普通读写`[^3][^5] #### 四、并发编程中的关键作用 1. **可见性保障** 通过强制缓存失效机制，确保： - volatile写操作前的所有变量修改**立即同步到主内存** - volatile读操作后的所有变量读取**必须从主内存重新加载** （对应happens-before原则中的volatile规则）[^1][^3] 2. **禁止重排序** 典型案例：DCL单例模式中的对象初始化 ```java instance = new Singleton(); // 实际包含三个步骤： // 1. 分配内存空间（普通写） // 2. 初始化对象（构造函数调用） // 3. 将引用指向内存地址（volatile写） ``` 若无内存屏障，步骤2和3可能被重排序，导致其他线程获取未初始化的对象。内存屏障禁止了这种危险的重排[^2][^5] #### 五、性能影响实测对比 | 操作类型 | 典型耗时（x86架构） | 主要成本来源 | |-------------------|--------------------|------------------------| | 普通变量读写 | 1-3 ns | 寄存器/L1缓存访问 | | volatile变量读写 | 5-10 ns | 内存屏障指令执行 | | synchronized块进入 | 20-30 ns | 锁竞争与上下文切换 | > 建议：仅在需要跨线程可见性时使用volatile，避免滥用[^5] #### 六、与其他机制的对比 | 特性 | volatile | synchronized | Atomic变量 | |--------------------|------------------------|----------------------|---------------------| | 原子性保障 | 仅单次读/写 | 代码块级 | CAS操作保证原子性 | | 可见性实现 | 内存屏障 | 管程退出时刷新内存 | 底层使用volatile | | 指令重排控制 | 读/写双向屏障 | 单方向内存语义 | 依赖volatile特性 | | 适用场景 | 状态标志、单次写入 | 复杂操作同步 | 计数器等复合操作 | #### 七、调试技巧 1. 使用`-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly`查看JVM插入的内存屏障指令 2. 通过`juc`包的`VarHandle`可手动插入内存屏障： ```java VarHandle.fullFence(); // 插入全能屏障（StoreLoad） ``` --相关问题--: 1. StoreLoad屏障为什么性能消耗最大？ 2. 如何手动插入特定类型的内存屏障？ 3. volatile的happens-before规则具体包含哪些内容？ 4. 内存屏障在ARM架构与x86架构的实现差异？ 5. 为什么说synchronized的可见性实现不如volatile严格？
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