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在Java中什么是内存模型_Java内存模型JMM核心规则解析

P粉602998670
发布: 2025-12-23 13:06:10
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Java内存模型(JMM)是一套抽象规范,定义多线程下共享变量在主内存与线程工作内存间的读写、同步与可见性规则,保障跨平台并发一致性;它通过happens-before原则、volatile、synchronized等机制协同实现原子性、可见性与有序性。

在java中什么是内存模型_java内存模型jmm核心规则解析

Java内存模型(Java Memory Model,简称JMM)不是物理内存结构,而是一套**抽象的规范**,它定义了多线程环境下,共享变量在主内存和线程工作内存之间如何读写、同步与可见,从而保证程序在不同硬件和操作系统上具有一致的并发行为。

主内存与工作内存的分工

JMM把内存划分为两类逻辑区域:

  • 主内存:所有线程共享,存放实例字段、静态字段、数组元素等变量的“权威副本”;
  • 工作内存:每个线程私有,保存该线程用到的变量在主内存中的副本(不是拷贝整个对象,只是字段值)。

线程不能直接读写主内存,必须通过一套标准化流程:read → load → use → assign → store → write。比如一个int变量i被线程A修改,这个修改要先写回主内存,线程B才能通过read+load拿到新值——否则可能一直看到旧值。

三大核心保障:原子性、可见性、有序性

JMM不自动提供全部保障,而是通过规则+关键字协同实现:

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  • 原子性:基本类型(如int、boolean)的读/写操作本身是原子的;但i++这类复合操作(读-改-写)不是,需用synchronized、Lock或AtomicInteger等保证;
  • 可见性:一个线程对共享变量的修改,其他线程能否及时感知。volatile、synchronized、final字段、锁释放/获取等都能建立可见性通道;
  • 有序性:禁止编译器和处理器对存在数据依赖的指令重排序。volatile写后插入写屏障,读前插入读屏障;synchronized块内也隐含有序约束。

happens-before原则是可见性的底层契约

它不规定具体执行顺序,而是定义“操作A的结果对操作B可见”的必要条件。常见规则包括:

  • 程序顺序规则:同一线程中,前面的语句happens-before后面的语句;
  • volatile规则:对volatile变量的写happens-before后续任意线程对该变量的读;
  • 监视器锁规则:解锁操作happens-before后续对同一锁的加锁操作;
  • 线程启动/终止规则:thread.start() happens-before 子线程任何动作;子线程所有操作happens-before thread.join()返回。

只要满足任一happens-before关系,JVM就必须确保前序操作的内存结果对后续操作可见。

volatile不是万能同步工具

它只解决单个变量的可见性和禁止重排序,但不保证复合操作的原子性。例如:

private volatile int count = 0;
public void increment() { count++; } // 仍可能丢失更新

因为count++包含读取、加1、写入三步,volatile无法阻止中间被其他线程打断。此时应改用AtomicInteger或加锁。

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