Java并发编程:JVM内存模型与线程安全
"该资源是关于Java并发编程的PPT,由阿里巴巴的梁飞分享。主要内容涵盖了JVM内存模型,堆和栈的特性,以及并发编程中的线程安全、可见性和可排序性原则。此外,还提到了内存协议如MESI,用于理解多核处理器下的内存交互。" 在Java并发编程中,了解JVM内存模型至关重要。堆和栈是两个关键的内存区域: 1. **堆内存**:所有对象都在堆中创建,包括它们的属性。堆内存进行单字节对齐,short类型的值在存储时保持不变。堆内存是共享的,意味着所有线程都可以访问堆中的对象。 2. **栈内存**:每个线程都有自己独立的栈空间,用于存储基本类型和对象的引用。栈内存按4字节对齐,short类型会提升为int类型存储。栈中的局部变量不会引发线程竞争,因此它们是线程安全的。方法参数存储在栈顶,方法执行时不需要拷贝参数,通过栈顶寄存器直接访问,减少了中间状态的读取。PC(程序计数器)指针记录当前线程的执行位置。 线程安全与可见性是并发编程的核心概念: - **原子性**:对象的地址读写是原子性的,确保线程安全。但是,对于可变对象,多个线程并发读写可能导致非线程安全问题。 - **基本类型**:int和char的读写是线程安全的,而long和double由于高位和低位分开存储,可能引发非线程安全问题。复合操作如i++需要额外的同步机制来保证线程安全。 - **可见性**:final字段的初始化保证了其在所有线程间的可见性;volatile关键字确保读写volatile字段的可见性;synchronized关键字用于同步块,确保内部的读写操作对其他线程可见。 - **可排序性**:遵循一系列的Happen-Before规则,例如程序次序法则、监视器法则、volatile变量法则、线程启动和终结法则、中断法则、终结法则以及传递性,这些规则确保了并发操作的有序性。 此外,系统内存的交互通过协议如MESI(Modified、Exclusive、Shared、Invalidated)来协调,这是多核处理器中缓存一致性的重要机制。在MESI协议中,各个CPU核心之间的数据交换和更新被严格管理,以保证内存数据的一致性。 理解这些基础知识对于编写高效且线程安全的Java并发代码至关重要,尤其是在处理大规模并发场景时,能够有效避免数据竞争和内存可见性问题。
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