java内存模型与线程

1、java内存模型

1.1 主内存与工作内存

java内存模型的主要目标是定义程序中各变量的访问规则。这里的变量指实例字段、静态字段、构成数组对象的元素，但不包括局部变量、方法参数。
java内存模型规定所有变量都放在主内存，每条线程都有自己的工作内存，工作内存相互独立。工作内存存放当前用到的变量的主内存的副本，线程对变量的操作(赋值、读取)都是在工作内存中，不能在主内存中。各线程间变量值的传递都是通过主内存

1.2 内存间交互

主内存与工作内存的交互，定义了八种操作，虚拟机必须保证每一个操作都是原子的、不可分割的

lock 作用于主内存变量，它把这个变量标识为一条线程独占的状态
unlock 作用于主内存变量，将处于锁定状态的变量释放
read 作用于主内存变量，把一个变量从主内存传输到工作内存
load 作用于工作内存变量，把read得到的变量值放入工作内存的变量副本中
use 作用于工作内存变量，把工作内存中的变量值传递给执行引擎
assign 作用于工作内存变量，把从执行引擎收到的值赋值给工作内存变量
store 作用于工作内存变量，把工作内存变量的值传递到主内存
write 作用于主内存变量，把通过store得到的变量值放入主内存变量

1.3 volatile

volatile修饰的变量对所有线程可见，即volatile修饰的变量，有一条线程修改了这个变量的值，其他线程会立即知道。
volatile修饰的变量会禁止指令重排序优化

1.4 原子性、可见性、有序性

java内存模型直接保证了变量的原子性操作，如read/load/use
synchronized的字节码指令monitorenter/monitorexit隐式的实现了lock/unlock指令

可见性是一个线程修改了共同变量的值，其他线程立即得知变量的修改。volatile、synchronized、final能保证，但是普通变量不能保证

有序性：如果在本线程内观察，所有的操作都是有序的。线程内串行语义。
如果从一个线程观察另一个线程，所有的操作都是无序的。 指指令重排序和工作内存与主内存同步延迟问题
volatile、synchronized保证线程之间的操作有序

1.5 先行原则

先行发生原则是判断数据是否存在竞争、线程是否安全的主要依据。
如果多线程下两个操作的关系不在此列，它们就没有顺序保障(非线程安全)，虚拟机可以对它们进行重排序。

程序次序规则 在一个线程内，按照代码顺序执行
管程锁定规则 一个unlock操作先行发生于对同一个锁的lock操作
volatileb变量规则 对一个volatileb变量的写操作先行与对这个变量的读操作
线程启动规则 Thread对象的start方法先行于此线程的每个操作
线程终止规则 线程中的所有操作都先行于对此线程的终止检测 Thread.isAlive()
线程中断规则 对线程interupt先行于被中断线程被检测到中断发生
对象终结规则 一个对象的初始化完成先行于它的finalize方法开始
传递性 如果操作A先行于操作B B先行于C 那么A先行于C