Java内存模型JMM详解：线程同步与可见性

Java内存模型JMM（Java Memory Model）是Java平台中用于规范多线程环境下变量访问的一套规则。JMM不实际存在于内存系统中，而是一种理论概念，它定义了程序中不同变量的访问方式以及线程间如何进行通信。 1. JMM的核心特性包括： - **可见性**：当一个线程修改了共享变量的值，其他线程能够立即看到这个改变。这是通过内存屏障和 volatile 关键字来实现的。 - **原子性**：某些操作被视为不可分割的单元，确保在并发环境下不会被中断。Java提供了 synchronized 和 volatile 关键字来保证原子性。 - **有序性**：控制指令重排序，确保线程看到的内存状态是有序的。volatile 可以提供有限的有序性保证，而 synchronized 提供了更严格的有序性。 2. **JMM关于同步的规定**： - **解锁前规则**：在释放锁（unlock）之前，必须将工作内存中的变量更新回主内存。 - **加锁前规则**：在获取锁（lock）之前，必须从主内存中读取最新值到工作内存。 - **同一锁规则**：对同一个锁的加锁和解锁操作必须匹配，确保同步块的正确执行。 3. **工作内存与主内存模型**： - 每个线程有自己的工作内存，其中保存了从主内存拷贝的变量副本。 - 变量只能在工作内存中进行读写操作，线程间通信需通过主内存来传递。 4. **硬件层面的考虑**： - JMM涵盖硬件层面的缓存、寄存器以及编译器优化，确保在这些硬件层面的差异下，内存模型仍然保持一致性。 5. **线程同步规则**： - 读写操作必须按照特定顺序执行，例如read和load、store和write必须成对出现，但不保证连续执行。 - 不允许丢弃最近的赋值操作，即工作内存中的改变必须同步回主内存。 - 不允许线程无故看到未初始化的值，这是通过初始值屏障来保证的。 理解JMM对于开发高并发、线程安全的Java应用至关重要，因为它定义了如何处理线程间的共享变量，避免了数据竞争和不确定性问题。通过合理利用synchronized、volatile和final关键字，开发者可以确保程序在并发环境下的正确性和一致性。