【Java并发】——并发理论(一)

JMM内存模型

一、那些是共享数据

1.实例域

Java对象中的数据,在类中声明。例如学生类中定义了一个学生ID,那么张三,李四是学生,他们分别有属于自己的ID

2.静态域

在Java中如果将域定义为static那么类中只有这样的一个静态域可以通过类名直接调用。例如学生类中定义了一个学校ID,张三,李四都是这个学校的学生,这两个实例他们共享学校ID。

3.数组

二、抽象结构

线程将数据拷贝到工作内存中,再刷新到主存中,各线程通过主存中的数据来完成隐私通信

重排序

一、什么是重排序

在执行程序时,为了提供性能,处理器和编译器常常会对指令进行重排序,但是不能随意重排序,不是你想怎么排序就怎么排序,它需要满足以下两个条件: 
1. 在单线程环境下不能改变程序运行的结果; 
2. 存在数据依赖关系的不允许重排序
 

1.数据依赖性

如果两个操作访问同一个变量,且这两个操作中有一个为写操作,此时这两个操作之间就存在数据依赖性。数据依赖分下列三种类型:

名称 代码示例 说明
写后读 a = 1;b = a; 写一个变量之后,再读这个位置。
写后写 a = 1;a = 2; 写一个变量之后,再写这个变量。
读后写 a = b;b = 1; 读一个变量之后,再写这个变量。

上面三种情况,只要重排序两个操作的执行顺序,程序的执行结果将会被改变。

前面提到过,编译器和处理器可能会对操作做重排序。编译器和处理器在重排序时,会遵守数据依赖性,编译器和处理器不会改变存在数据依赖关系的两个操作的执行顺序。

注意,这里所说的数据依赖性仅针对单个处理器中执行的指令序列和单个线程中执行的操作,不同处理器之间和不同线程之间的数据依赖性不被编译器和处理器考虑。

2.as-if-serial

as-if-serial语义的意思指:不管怎么重排序(编译器和处理器为了提高并行度),(单线程)程序的执行结果不能被改变。编译器,runtime 和处理器都必须遵守as-if-serial语义。

为了遵守as-if-serial语义,编译器和处理器不会对存在数据依赖关系的操作做重排序,因为这种重排序会改变执行结果。但是,如果操作之间不存在数据依赖关系,这些操作可能被编译器和处理器重排序。

遵守as-if-serial语义的编译器,runtime和处理器共同为编写单线程 程序的程序员创建了一个幻觉:单线程程序是按程序的顺序来执行的

3.hanpens-before

如果A happens-before B,则A操作的结果对操作B可见,且A操作在操作B之前执行,如果指令重排序之后的结果与按照happens-before关系执行的结果一致则指令可以重排序。

  • 站在程序员的角度:为编程人员提供了一个类似强内存的内存结构,方便编程
  • 站在编译器和处理器厂商:在不影响正确结果的前提下,可以让编译器和处理器尽情的优化

里需要理这解一个概念hanpens-before原则规则:

  1. 程序次序规则:一个线程内,按照代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作;
  2. 锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作;
  3. volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作;
  4. 传递规则:如果操作A先行发生于操作B,而操作B又先行发生于操作C,则可以得出操作A先行发生于操作C;
  5. 线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作;
  6. 线程中断规则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生;
  7. 线程终结规则:线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行;
  8. 对象终结规则:一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始;

以下这张图:

这里写图片描述

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