JUC(8)JMM

简介: 这篇文章介绍了Java内存模型(JMM),解释了volatile关键字的作用,包括确保变量的可见性、禁止指令重排但不保证操作的原子性,并探讨了单例模式的实现方式,包括饿汉式和懒汉式单例模式的示例代码。

文章目录

  • 1、JMM
  • 2、volatile
  • 3、单例模式

1、JMM

Volatile是java虚拟机提供轻量级的同步机制

  • 1、保证可见性
  • 2、不保证原子性
  • 3、禁止指令重排

什么是JMM
java内存模型,不存在的东西,概念、约定

  • 1、线程解锁前,必须把共享变量立刻刷回主存(线程将主存中的变量复制一份到线程中)
  • 2、线程加锁前,必须读取主存中的最新值到工作内存中
  • 3、加锁和读锁是同一把锁

在这里插入图片描述
两个线程同时执行,假如一个线程修改变量、另外一个线程没有及时得到,就会出错。

在这里插入图片描述
内存交互操作
  内存交互操作有8种,虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的,不可在分的(对于double和long类型的变量来说,load、store、read和write操作在某些平台上允许例外)

  • lock (锁定):作用于主内存的变量,把一个变量标识为线程独占状态
  • unlock (解锁):作用于主内存的变量,它把一个处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定
  • read (读取):作用于主内存变量,它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中,以便随后的load动作使用
  • load (载入):作用于工作内存的变量,它把read操作从主存中变量放入工作内存中
  • u- se (使用):作用于工作内存中的变量,它把工作内存中的变量传输给执行引擎,每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值,就会使用到这个指令
  • assign (赋值):作用于工作内存中的变量,它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中
  • store (存储):作用于主内存中的变量,它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中,以便后续的write使用
  • write  (写入):作用于主内存中的变量,它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

JMM对这八种指令的使用,制定了如下规则:

  • 不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load,使用了store必须write
  • 不允许线程丢弃他最近的assign操作,即工作变量的数据改变了之后,必须告知主存
    不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
  • 一个新的变量必须在主内存中诞生,不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是怼变量实施use、store操作之前,必须经过assign和load操作
  • 一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后,必须执行相同次数的unlock才能解锁
  • 如果对一个变量进行lock操作,会清空所有工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前,必须重新load或assign操作初始化变量的值
  • 如果一个变量没有被lock,就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
  • 对一个变量进行unlock操作之前,必须把此变量同步回主内存

举例子

package com.jmm;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class JMMDemo {
    private static int num = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(()->{//线程1对主内存的变化不知道的
            while (num == 0){

            }
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        num =1;
        System.out.println(num);

    }
}

测试结果
在这里插入图片描述

2、volatile

保证可见性

 private volatile static int num = 0;

测试结果:程序立刻停止
在这里插入图片描述
不保证原子性

package com.jmm;

/**
 * 不保证原子性
 */
public class VolatileDemo {
    private volatile static int num = 0;

    public static void add(){
        num ++;
    }
    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 200; i++) {

            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }

            }).start();

        }

        while(Thread.activeCount() > 2){
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" " +num);


    }
}

测试结果
在这里插入图片描述

如果不加lock和synchronized,怎样保证原子性
使用原子类
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
测试结果
在这里插入图片描述
指令重排
什么是指令重排:你写的程序,计算机并不是按照你写的那样去执行的

volatile可以避免指令重排

volatile是可以保持可见性,不能保证原子性,由于内存屏障,可以保证避免指令重排的现象

3、单例模式

饿汉式

package com.single;

/**
 * 饿汉式单例
 */
public class HungrySingle {

    private HungrySingle(){}

    private final static HungrySingle HUNGRY_SINGLE = new HungrySingle();

    public static HungrySingle getInstance(){
        return HUNGRY_SINGLE;
    }
}

懒汉式

package com.single;


/**
 * 懒汉式单例
 */
public class LazySingle {

    private LazySingle(){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"ok");
    }

    private volatile  static LazySingle lazySingle;

    /**
     *双重检测锁模式的  懒汉式单例 DCL懒汉式
     */
    public  static LazySingle getInstance(){
        if(lazySingle == null){
            synchronized (LazySingle.class){
                if(lazySingle == null){
                    lazySingle = new LazySingle();
                    /**
                     * 1、分配内存空间
                     * 2、执行构造方法,初始化对象
                     * 3、把这个对象指向这个空间
                     */
                }
            }
        }

        return lazySingle;
    }


    //多线程并发
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(()->{
                getInstance();
            }).start();

        }
    }
}
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