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Java内存模型可见性的分析

发表于：2025-02-02 作者：千家信息网编辑

千家信息网最后更新 2025年02月02日，Java内存模型可见性的分析，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。1. JMM模型描述给定程序以及一个检测程序是否合法的执行

千家信息网最后更新 2025年02月02日Java内存模型可见性的分析

Java内存模型可见性的分析，针对这个问题，这篇文章详细介绍了相对应的分析和解答，希望可以帮助更多想解决这个问题的小伙伴找到更简单易行的方法。

1. JMM模型描述

给定程序以及一个检测程序是否合法的执行跟踪,JMM工作原理是检查执行跟踪中的每个读,并根据某些规则检查读观察到的写是否有效
JMM中可能产生的行为表现为不论代码是如何实现程序行为,只要保证程序的所有结果执行和JMM预期的结果一致即可
基于上述的第二点,对实现者执行的代码进行转换的实现就比较自由,可以实现操作的重排序甚至删除不必要的同步操作代码

2. JMM之数据共享与竞争

线程共享与独占区域

线程共享区域: JVM运行数据区中的方法区,堆内存存储的数据变量,存在数据竞争,即数据读写的安全问题
线程独占区域: JVM为每个线程单独创建的私有区域,用于存储当前线程私有的数据变量,不存在数据竞争,比如线程局部变量,ThreadLocal/ThreadLocalRandom等

线程通信产生数据竞争

简要的源代码

// constant.java
final int P = 10;
final int C = 20;
// shared.java
int pwrite = 0;
int cwrite = 0;
// producer.java
int pread = 0;
public void run(){
      pread = cwrite; // 生产者线程需要消费者线程cwrite的数据
   pwrite = P;
}
// consumer.java
int cread = 0;
public void run(){
   cread = pwrite;// 消费者线程需要生产者线程的pwrite数据
    cwrite = C;
}
//按正常结果输出的预期值推断,不会产生同时pread == C(20)和cread == P(10)

结果反推分析(基于我们看到的代码顺序)

如果上述的执行结果成立,那么cwrite = C一定是在pread = cwrite之前执行的;
由于cwrite = C是在cread = pwrite之后执行,所以cread = pwrite一定是在pread = cwrite之前执行的;
也就是cread = pwrite一定是在pwrite = P之前执行的,所以结果是不成立

产生问题

线程既然存在写操作,那么写操作的数据变量一定会让另一个线程读取到对应写后的数据么?
由于线程本身也有自己的工作内存,因此读取数据变量不一定就是另一个线程写操作之后的数据,此时可能读取到工作内存上的缓存数据(脏数据)

同时基于JMM规范,产生优化后可能执行的代码

public void run(){
    pread = cwrite; // 生产者线程需要消费者线程cwrite的数据  --1
 pwrite = P;     // --2
}
// consumer.java
int cread = 0;
public void run(){
      cwrite = C;     // --3
   cread = pwrite;// 消费者线程需要生产者线程的pwrite数据 -4
}