深入剖析Java JMM

USFWO • 2025-04-22 01:14 • 编程

一、什么是Java JMM

Java内存模型(Java Memory Model，JMM)是Java虚拟机处理多线程时的内存模型，用于规定多线程之间读写变量以及对象时的顺序和范围。JMM定义了线程之间的通信行为，包括时序关系和操作的可见性。

JMM是在Java SE 5.0版本中加入的，其主要目的是为了解决由于多线程同时操作共享内存而引发的各种问题。

二、Java内存模型的重要概念

Java内存模型中最重要的概念是“内存屏障”和“volatile变量”。

1. 内存屏障

内存屏障是指一种CPU指令，用于强制写入缓存，同时防止CPU重拍指令。内存屏障分为两种——读屏障和写屏障。读屏障用于强制刷新缓存，写屏障用于控制指令重排。

2. volatile变量

volatile是Java中的一个关键字，用于保证变量的可见性和一定的有序性。在使用volatile关键字修饰的变量，每次对其进行读取操作，都会从内存中读取最新的值，同时每次对其进行写操作，都会立即写回到内存中，而不是缓存中，从而保证变量的可见性。

三、Java内存模型的特性

1. 可见性

可见性是指线程之间变量改变后的可见性。JMM通过内存屏障和volatile变量来保证可见性。如果一个线程修改了某个变量的值，其他线程可以立即看到这个变化。

2. 原子性

原子性是指一系列的操作不可被中断，必须全部完成或全部不完成。JMM通过锁和volatile变量来保证原子性。

3. 有序性

有序性是指程序执行的顺序是可预测的。JVM使用指令重排技术来提高程序的执行效率，但是这可能会破坏代码原有的语义。JMM规定了一些规则来控制指令重拍的行为，从而保证指令执行的顺序。

四、示例代码

1. volatile变量

public class VolatileExample {
    private volatile int i = 0;
    
    public int getI() {
        return i;
    }
    
    public void setI(int i) {
        this.i = i;
    }
}

2. synchronized锁

public class SynchronizedExample {
    private int i = 0;
    
    public synchronized int getI() {
        return i;
    }
    
    public synchronized void setI(int i) {
        this.i = i;
    }
}

五、总结

Java内存模型是Java多线程编程中的一个重要概念，它规定了多线程之间内存读写的行为，从而保证程序的正确性和可预测性。在实际开发中，我们需要合理应用内存屏障和volatile变量，避免出现线程安全问题。

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