jvm对象内存模型(jvm内存模型及调优)

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一、一文搞定JMM(java内存模型)深入探讨Java内存模型：原子性、可见性与顺序的完美配合
在Java的世界里，数据一致性是并发编程的灵魂。作为该领域的重要基石，Java内存模型（JMM）为我们提供了一套清晰的规则，定义了变量如何在主内存和工作内存之间交互，以保证多线程环境下的数据同步。JMM并不与硬件内存架构完全同步，但是它解决了多线程数据一致性的问题。
首先，让我们了解一下JMM的基本概念。所有变量都存储在主存中，而工作内存是线程独有的，负责存储线程的私有变量。JMM和JVM之间有一个清晰的界限：前者规范对变量的访问，而后者是执行环境的实际载体。例如，变量存储在堆的主存中，线程之间的数据同步是基于工作内存复制机制。
JMM通过原子操作保证数据同步，原子操作包括锁定、解锁、读取、加载、使用、分配、存储和写入等多种操作。这些操作必须按照特定的顺序执行，以确保数据的一致性。例如，一个变量在写入主内存之前必须从工作内存中加载或分配，并且锁只能由一个线程同时持有。解锁操作必须首先在主存中更新。
原子性是JMM的一个关键特性。Java的基本类型操作是原子的，但在32位系统上，long和double类型操作不是原子的。可见性确保共享变量的更改可以立即被其他线程感知，而顺序则维持多线程代码的执行顺序。易失性和同步/阻塞机制在这里发挥着重要作用。
JMM通过遵循发生第一原则解决了原子性、可见性和顺序的挑战。编译器和处理器避免按照语义重新排序数据相关操作，就好像它是串行的一样。Java5中引入的JSR-133内存模型就是通过这个原理保证并发程序的正确运行。例如，易失性提供轻量级同步，确保共享变量的可见性，并防止语句重新排序。
我们以关键字volatile为例。当一个线程修改一个volatile变量时，其他线程会立即感知到变化，避免数据安全问题。同时，JVM提供了lfence、sfence等内存屏障，它们对内存可见性和操作顺序起着关键作用。例如，在DoubleCheckLock单例模式下，内存屏障确保初始化和引用设置的正确顺序。防止重新排序引起的问题。
指令重组是单线程环境下的一种优化方法，但在多线程环境下会导致线程全问题。JMM通过内存屏障限制编译器和处理器的行为，以确保正确实现易失性语义。编译器会在读取volatile变量后插入必要的内存屏障，例如StoreLoad屏障，以确保一致性。
在实际编程中，我们必须理解并运用这些概念，才能保证并发代码的正确性和高效性。例如，保守策略下的易失性写操作将确保可见性，但可能会增加写操作的开销。在某些处理器上，编译器会根据硬件特性进行优化。例如，X86处理器通常会消除不必要的内存屏障。
总的来说，Java内存模型就像一个精密的协调器，通过一系列的规则和机制保证多线程环境下的数据一致性，使得并发编程更加强大和可靠。理解和掌握这些原理是任何Java开发人员提高并发编程技能的唯一途径。

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二、Java内存模型FAQ什么是内存模型

内存模型描述了变量（模型字段、静态字段和数组元素）之间的关系，以及在实际计算机系统中将变量存储到内存中以及从内存中检索变量的低级细节。对象最终存储在内存中，但编译器、运行时库、处理器或缓存可能有权定期存储或从以变量命名的内存位置检索。例如，编译器可以选择将变量存储在寄存器中以优化循环索引，或者缓存可以将新变量值延迟到更方便的时间将其存储在主存储器中。所有这些优化都是为了帮助实现最大性能，通常这对用户来说是显而易见的，但在多处理系统中，这些复杂性有时可能完全不可见。
JMM允许编译器和缓存在数据在特定于处理器的缓存（或寄存器）和主内存之间移动的顺序上拥有重要的特权，除非程序员明确要求它们同步或使用后者。提供可见性保证。这意味着，当没有同步时，从不同线程的角度来看，内存操作的执行顺序是不同的。
相比之下，像C和C++这样的语言没有明确的内存模型-但C程序继承了执行程序的处理器的内存模型（尽管对于某些体系结构编译器可能知道某些东西），底层处理器的内存模型，以及维持一致性的部分责任落在了强化物上）。这意味着兼容的C程序可以在一种处理器架构上正确运行，但不能在另一种处理器架构上正确运行。虽然JMM一开始可能有点令人困惑，但这有一个很大的优点——基于JMM的正确同步程序可以在任何支持Java的平台上完美运行。

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三、

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