前言

目前正在出一個(gè)Java多線程專(zhuān)題長(zhǎng)期系列教程，從入門(mén)到進(jìn)階含源碼解讀, 篇幅會(huì)較多, 喜歡的話(huà)，給個(gè)關(guān)注?? ~ 本篇內(nèi)容篇純理論一點(diǎn)

并發(fā)編程模型

我們之前給大家講了多線程的一些知識(shí)，首先我們要知道的是在并發(fā)編程模型下會(huì)產(chǎn)生兩大問(wèn)題

• 線程之間如何通信
• 線程之間如何同步

解決這兩個(gè)問(wèn)題主要有兩種并發(fā)模型:

• 消息傳遞模型
• 共享內(nèi)存模型

那么它們是如何解決的呢?

消息傳遞模型

如何通信 ？

線程之間沒(méi)有公共狀態(tài)，必須通過(guò)發(fā)消息來(lái)顯式通信

如何同步 ？

發(fā)消息本身就是同步的，因此它是隱式的

共享內(nèi)存模型

如何通信 ？

線程之間共享程序的公共狀態(tài),通過(guò)讀寫(xiě)內(nèi)存中的公共狀態(tài)來(lái)進(jìn)行隱式通信

如何同步 ？

需要顯示指定線程之間互斥執(zhí)行

在Java中使用的是第二種，共享內(nèi)存并發(fā)模型的方式

Java內(nèi)存模型結(jié)構(gòu)

首先說(shuō)一下運(yùn)行時(shí)數(shù)據(jù)區(qū),主要分為兩類(lèi)

• 線程共享區(qū),主要包含方法區(qū)和堆
• 線程私有區(qū)，主要包含 虛擬機(jī)棧，本地方法棧,程序計(jì)數(shù)器

對(duì)于每一個(gè)線程來(lái)說(shuō)，棧都是私有的，堆是共享的，所以棧中的變量，比如局部變量，方法定義參數(shù)、異常處理器參數(shù)，它們都不是共有的，所以?xún)?nèi)存之間是不可見(jiàn)的，所以也不收內(nèi)存模型影響，而堆中的變量時(shí)共享的，所以又叫共享變量, 內(nèi)存可見(jiàn)性是針對(duì)共享變量

堆中一定就可見(jiàn)性嗎

堆中也會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存不可見(jiàn)的問(wèn)題,怎么產(chǎn)生的呢？這是因?yàn)楝F(xiàn)代計(jì)算機(jī)為了高效，往往會(huì)在高速緩存區(qū)中緩存共享變量，因?yàn)閏pu訪問(wèn)緩存區(qū)比訪問(wèn)內(nèi)存要快得多。

所謂內(nèi)存不可見(jiàn)性，就是線程對(duì)某個(gè)共享變量在線程自己的緩沖中存在副本的時(shí)候?qū)χ鲀?nèi)存中共享變量的值是不可見(jiàn)的，看不見(jiàn)主存中的值。線程操作一個(gè)共享變量時(shí)，它首先從主存中拉取并復(fù)制一份變量放置到自己的工作內(nèi)存中，然后在工作內(nèi)存中對(duì)變量進(jìn)行修改，處理完之后將工作內(nèi)存中的值重新寫(xiě)回到主存中。所以在這個(gè)過(guò)程中，如果在緩存失效之前立即命中，就會(huì)導(dǎo)致更新過(guò)的主存中值不一致的問(wèn)題

在Java中，每個(gè)線程都有自己的本地內(nèi)存，存儲(chǔ)了該線程以讀、寫(xiě)共享變量的副本，它是一個(gè)抽象的概念，線程之間的通信有內(nèi)存模型控制，簡(jiǎn)稱(chēng)JMM

• 所有的共享變量都存在主內(nèi)存中。
• 每個(gè)線程都保存了一份該線程使用到的共享變量的副本。

所以「線程間通信必須經(jīng)過(guò)主內(nèi)存」，JMM規(guī)定，「線程對(duì)共享變量的所有操作都必須在自己的本地內(nèi)存中進(jìn)行，不能直接從主內(nèi)存中讀取」。

Java中的volatile關(guān)鍵字可以保證多線程操作共享變量的可見(jiàn)性以及禁止指令重排序，synchronized關(guān)鍵字不僅保證可見(jiàn)性，同時(shí)也保證了原子性（互斥性）。在更底層，JMM通過(guò)內(nèi)存屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的可見(jiàn)性以及禁止重排序。為了程序員的方便理解，提出了happens-before，它更加的簡(jiǎn)單易懂，從而避免了程序員為了理解內(nèi)存可見(jiàn)性而去學(xué)習(xí)復(fù)雜的重排序規(guī)則以及這些規(guī)則的具體實(shí)現(xiàn)方法。

結(jié)束語(yǔ)

本節(jié)內(nèi)容可能不像之前那么好理解，比較抽象，所以本文也有不足的地方，大家自己可以多查查一些資料，綜合理解。?