"Java并发编程常识讲解,涵盖了JVM内存模型、线程栈与堆空间、原子性、可见性以及可排序性等关键概念。"
Java并发编程是开发多线程应用程序时的重要知识,理解其原理能有效提高程序的效率和安全性。在Java中,内存模型分为堆和栈两部分:
1. 堆(Heap):堆是所有对象的共享存储区域,无论哪个线程创建的对象都会存储在这里。对象的属性也存在于堆中。堆内存的分配以字节为单位进行对齐,对于short类型,即使在堆中,也会被提升为int进行对齐。
2. 栈(Stack):每个线程都有自己的独立栈空间,用于存储基本类型和对象的引用。栈内存以4字节为单位进行对齐,所以short类型的值会被提升为int类型存储。方法中的局部变量和参数都存放在栈中,由于每个线程有自己的栈,因此局部变量不会引发线程安全问题。
关于线程安全和原子性:
- 对象的地址读写是原子性的,意味着线程安全。但并发读写可变状态的对象时,需要额外的同步措施来确保线程安全。
- 基本类型的读写通常是线程安全的,但long和double的高位和低位读写可能不是,因为它们需要两个操作。此外,复合操作如i++是非线程安全的,因为它们涉及到读、修改和写三个步骤。
为了保证可见性和有序性,Java提供了以下机制:
- final关键字:用于初始化final字段,确保所有线程都能看到初始化后的值。
- volatile关键字:保证读写volatile变量的可见性,防止缓存导致的数据不一致。
- synchronized:通过同步块或同步方法确保同一时间只有一个线程访问特定代码段,从而确保可见性和有序性。
- happen-before原则:定义了操作之间的顺序关系,以维护内存一致性。
此外,还有Java内存模型(JMM)中的MESI协议,它描述了CPU缓存的一致性策略,确保了多核处理器之间的数据同步。
这些基本概念是Java并发编程的基础,理解和掌握它们对于编写高效、可靠的多线程程序至关重要。在实际编程中,还需要考虑死锁、活锁、饥饿等问题,以及使用工具如Java Concurrency API(如ExecutorService、Semaphore、Lock等)来更好地管理线程并发。