java共享内存读取

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一、Java内存模型详解Java的内存模型：深入解析与实例分析

在Java并发编程的世界里，通信和同步是核心要素。Java的内存模型主要基于共享内存，每个线程都有自己私有的本地内存，共享变量存储在主存中。通过Java内存模型（JMM）精确控制线程之间的通信，确保本地内存更新及时同步到主内存，并且其他线程可以读取最新状态。编译器和处理器的重新排列行为可能会对内存可见性提出挑战，通过一系列规则智能管理这种复杂性以确保内存一致性。

直观地理解，当线程A更新共享变量x时，这个变化会被JMM从本地内存删除到主内存，然后线程B会读取更新后的值，基本上如何内存模型有效。

重组现象分为编译器优化、指令级并行和内存系统重组，这会导致多线程中出现微妙的问题。JMM使用详细的规则（例如StoreLoad屏障）来管理和禁止某些可能导致问题的重新排列。例如，StoreLoad屏障确保内存访问顺序的全局一致性，即使在多处理器体系结构中也是如此。

内存模型的关键概念

JMM作为语言级抽象来确保跨平台的内存可见性。处理器重新排序可能会导致内存操作以与预期不同的顺序执行现代处理器允许存储加载重新排序，但sparc-TSO和x86处理器有严格的限制。编译器通过包含内存屏障指令来保持一致性，例如LoadLoad、StoreStore，LoadStore和StoreLoad屏障是最全面的，并确保内存操作的顺序一致性，尽管这会增加处理器开销。

JSR-133引入了发生之前的概念，它定义了操作之间的内存可见性。此概念并不强制操作按特定顺序执行，而是要求先前的操作对后续操作可见。发生之前关系与JMM紧密相关，从而简化了理解内存重组的复杂性。数据依赖关系分为三种类型，编译器和处理器遵循这些规则来确保单线程程序的执行顺序保持不变。

重新排序和多线程示例

在多线程编程中，重新排序可能会破坏线程B读取的共享变量的值，尤其是在线程A更新之后，可能会导致处理器控制依赖。执行推测执行，这可能会导致多线程中出现意外结果。JMM确保（如SynchronizedExample中所示）正确同步的代码遵循序列一致性，即所有线程看到的操作顺序保持一致。

JMM通过互斥的实现来约束关键部分的重组，同时允许编译器和处理器执行性能优化。对于没有正确同步的程序，JMM提供了底层内存可见性的保证，但不保证完全符合顺序一致性模型。这些差异体现在单线程操作的顺序、long/double类型原子性以及非原子读写上，可能是由于处理器的总线机制造成的。

在内存可见性方面，例如计算圆的面积，JMM确保涉及内存操作的代码为所有序列提供一致的结果。JMM的简单概述如下：

在循环区号中，happens-before关系类似于A->B、B->C。尽管A-B的顺序对结果没有影响，但JMM强调这种关系对于理解内存模型至关重要。
JMM区分了影响执行结果的重排序和允许优化的重排序，前者必须禁止，后者允许性能优化，同时保证一致性。
JMM设计图强调其在保证内存可见性以及对编译器和处理器的最小约束方面的简单性。

内存可见性的核心价值在于，正确同步的代码可以保证执行结果的一致性，无论是单线程还是多线程。同时，JMM对不完全同步的场景提供了基础的保护，保证不会出现毫无根据的问题。

最后，JSR-133引入的volatile和final关键字提高了内存可见性，保证了代码的正确性和启动安全性。总的来说，Java内存模型是一种平衡，旨在满足程序员的编程需求，同时保持与编译器和处理器优化的兼容性。

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二、java程序并行机制的特点

Java程序并行机制的特点是多线程。

线程是应用程序（进程）中的顺序执行字符串。应用程序可以由并行运行的多个线程组成。应用程序中的线程共享启动它们的进程的内存（共享内存）。Java程序并行性对于有效利用多核系统（多核处理器、显卡或HPC集群）是必要的。了解内存模型对于开发并行应用程序至关重要。不同步的并行内存访问可能导致错误结果和程序终止。

为了创建线程，Java与许多其他语言一样，提供了线程类。如果开发人员想要创建自己的线程，他们将创建一个从线程派生的类来重写run方法。它包含线程运行时执行的程序代码。启动线程时，首先创建该类的实例，然后调用Start方法。或者，您可以通过实现Runnable接口来创建线程。

使用Java进行并行编程的方法

1．使用线程：Java提供了Thread类Q和Runnable接口，可以创建和管理线程。可以创建多个线程来并行执行任务。

2.使用线程池：Java提供了Executor框架，可以通过线程池来管理和调度线程。线程池可以根据需要创建、重用和回收线程，提供更高效的线程管理。

3.使用并发集合：Java提供了一系列线程安全的并发集合类（如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue），可以在多线程环境下安全地共享和操作数据。

4.使用同步机制：Java提供了同步关键字synchronized、Lock接口和读写锁等，可以保证多线程访问共享资源时的线程安全。

5.使用并行流：Java8引入了StreamAPI，可以通过parallel()方法将顺序流转换为并行流，实现并行处理。并行流可以自动将数据拆分为多个子任务，并利用多个线程进行并行处理。