深入剖析Java JMM

一、什麼是Java JMM

Java內存模型(Java Memory Model，JMM)是Java虛擬機處理多線程時的內存模型，用於規定多線程之間讀寫變量以及對象時的順序和範圍。JMM定義了線程之間的通信行為，包括時序關係和操作的可見性。

JMM是在Java SE 5.0版本中加入的，其主要目的是為了解決由於多線程同時操作共享內存而引發的各種問題。

二、Java內存模型的重要概念

Java內存模型中最重要的概念是「內存屏障」和「volatile變量」。

1. 內存屏障

內存屏障是指一種CPU指令，用於強制寫入緩存，同時防止CPU重拍指令。內存屏障分為兩種——讀屏障和寫屏障。讀屏障用於強制刷新緩存，寫屏障用於控制指令重排。

2. volatile變量

volatile是Java中的一個關鍵字，用於保證變量的可見性和一定的有序性。在使用volatile關鍵字修飾的變量，每次對其進行讀取操作，都會從內存中讀取最新的值，同時每次對其進行寫操作，都會立即寫回到內存中，而不是緩存中，從而保證變量的可見性。

三、Java內存模型的特性

1. 可見性

可見性是指線程之間變量改變後的可見性。JMM通過內存屏障和volatile變量來保證可見性。如果一個線程修改了某個變量的值，其他線程可以立即看到這個變化。

2. 原子性

原子性是指一系列的操作不可被中斷，必須全部完成或全部不完成。JMM通過鎖和volatile變量來保證原子性。

3. 有序性

有序性是指程序執行的順序是可預測的。JVM使用指令重排技術來提高程序的執行效率，但是這可能會破壞代碼原有的語義。JMM規定了一些規則來控制指令重拍的行為，從而保證指令執行的順序。

四、示例代碼

1. volatile變量

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

2. synchronized鎖

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

五、總結

Java內存模型是Java多線程編程中的一個重要概念，它規定了多線程之間內存讀寫的行為，從而保證程序的正確性和可預測性。在實際開發中，我們需要合理應用內存屏障和volatile變量，避免出現線程安全問題。