深入理解Java内存模型与线程规范

"Java内存模型和线程规范深入解析" Java内存模型（Java Memory Model，JMM）是Java编程语言的核心组成部分，它定义了多线程环境下如何共享和访问数据，确保程序在不同处理器和不同操作系统上的行为一致性。JSR-133，即JavaTM内存模型与线程规范，是对JMM的重要修订，旨在解决并发编程中的可见性、有序性和原子性问题。 1. 锁与同步：Java中的锁机制是控制多线程对共享资源访问的关键。synchronized关键字提供互斥访问，保证同一时刻只有一个线程能够执行特定代码块，从而避免数据不一致。此外，volatile关键字用于确保变量的修改对所有线程都是可见的，它弱化了锁的粒度，但仍然能保证线程间通信的正确性。 2. 顺序一致性：这是一种理想的内存模型，要求所有线程看到的操作顺序与全局排序一致，但实际硬件通常无法提供这种保证。因此，Java内存模型允许一定程度的重排序，只要不破坏单线程的执行结果。 3. final字段：final关键字用于声明不可变对象，确保一旦初始化完成，其值就不会改变。JSR-133对final字段的语义进行了强化，保证了初始化的可见性和有序性，以防止字分裂和双重检查锁定等并发问题。 4. Java内存模型的近似模型：包括顺序一致内存模型和Happens-Before内存模型。前者是理论上的最严格模型，而后者则提供了实际实现的指导，Happens-Before原则是判断并发操作顺序的依据。 5. 可观察行为：JMM规定了一组可观察的行为，比如线程的启动、停止、中断、等待和通知等，这些行为必须符合一定的规则，以确保程序的正确执行。 6. 测试用例：文档中列举了一系列经典的并发测试用例，分析了内存模型允许和禁止的行为，帮助开发者理解和规避并发编程中的陷阱，例如内存模型允许的怪异行为如“幻读”和“脏读”，以及禁止的不安全行为如数据竞争。 7. 公平性：在多线程编程中，公平性指的是线程按照等待队列的顺序获取锁。Java中的锁可以是公平的也可以是非公平的，非公平锁在某些情况下能提高性能，但可能导致某些线程长时间等待。 8. 等待集合与通知：wait()、notify()和notifyAll()方法用于线程之间的通信。wait()使当前线程进入等待状态，直到被其他线程唤醒；notify()和notifyAll()则用于唤醒等待的线程。这些方法必须在同步块或方法中使用，以避免中断和通知的混乱。 9. 睡眠与Yield：Thread.sleep()方法让线程暂停指定时间，而Thread.yield()则使当前线程让出CPU执行权，但这并不保证立即切换。 10. 终结操作：Java提供了一个自动清理资源的机制，即终结器（Finalizer），但其执行时机不确定且可能影响性能。因此，推荐使用try-finally或 Cleaner 类进行资源管理，以获得更可靠和高效的清理行为。 JSR-133规范是理解Java并发编程的关键，它详细阐述了JMM如何保证多线程环境下的正确性，为开发者提供了坚实的理论基础和实践指南。通过深入学习这一规范，开发者可以编写出高效、安全的并发程序，避免常见的并发编程陷阱。