Java并发编程基础与内存模型解析

"Java并发编程常识，主要涵盖了Java并发编程中的关键概念，包括JVM内存模型、线程栈与堆的特性、并发安全问题以及内存可见性和可排序性法则。" 在Java并发编程中，理解JVM内存模型是至关重要的。Java对象都存储在共享的堆空间中，而对象的属性同样存在于堆中。堆内存的分配是单字节对齐的，这意味着对于short类型的变量，其存储也会占用4个字节。相反，每个线程都有自己独立的线程栈空间，用于存储基本类型和对象的引用地址。栈内存则按照4字节对齐，导致short类型的变量会被提升为int类型。方法中的局部变量和参数都保存在各自的线程栈空间内，由于它们的生命周期与线程绑定，因此局部变量不会引起竞争，从而保证了线程安全。 PC指针是每个线程的关键组件，它记录了当前执行的位置。在多线程环境下，线程间的交互需要考虑原子性、可见性和可排序性。例如，对象地址的读写是原子性的，所以线程安全，但并发读写可变状态的对象时就需要额外的同步机制。基本类型的读写通常是线程安全的，但long和double的高低位读写可能引发非线程安全的问题，而复合操作如i++则更需要同步控制。 Java提供了多种机制来保证并发安全性，如final字段可以确保初始化后的值对所有线程可见，volatile关键字确保了字段的读写可见性。synchronized关键字用于同步代码块或方法，保证同一时刻只有一个线程能执行特定代码，从而实现线程安全。此外，还有happen-before原则，它定义了一系列的内存操作顺序规则，以保证并发环境下的正确性。这些规则包括程序次序法则、监视器法则、volatile变量法则、线程启动和终结法则、中断和终结法则以及传递性。 内存模型的另一个重要方面是MESI协议，它定义了CPU缓存之间的交互规则，以确保数据的一致性。在多核系统中，当一个CPU修改了缓存中的数据，其他CPU必须通过总线事务来更新自己的缓存或者获取最新数据。 Java并发编程涉及到对JVM内存模型的理解，线程栈与堆的管理，以及如何利用final、volatile和synchronized等工具来保证并发安全和数据一致性。正确理解和应用这些知识是构建高效、安全的多线程Java程序的基础。