Java内存模型与线程规范：理解并发行为与执行策略

Java内存模型与线程规范（JSR-133）是一份关键文档，它定义了使用Java语言编写多线程程序时共享内存访问的规则和预期行为。这份规范关注于确保跨不同硬件架构的多线程程序具有确定性和一致性，避免出乎程序员意料的并发行为。 1. **锁机制**：规范解释了如何使用锁（如synchronized关键字）来控制对共享数据的访问，保证数据的一致性。锁的使用必须遵循一定的规则，以防止死锁和竞态条件。 2. **顺序一致性**：这是内存模型的基础概念，确保操作的执行顺序对于所有观察者来说都是相同的，即使在不同的处理器或时间线上。这意味着读取和写入操作的相对顺序不会因为执行环境的不同而改变。 3. **final字段**：final字段的语义强调它们在整个程序执行过程中保持不变，且不受并发修改的影响。这有助于保证程序的可预测性。 4. **Happens-Before关系**：这是一种关系模型，用来描述一个操作对另一个操作的依赖，确保某些操作的结果对于其他操作是可见的，这对于理解线程执行的相对顺序至关重要。 5. **执行过程的定义**：规范详细描述了动作（如读、写、锁定和解锁）如何转化为实际的执行步骤，并定义了执行过程的结构和约束，如良构性（确保操作按正确的顺序执行）和因果关系。 6. **经典测试用例**：提供了一系列典型场景，用来检验程序是否符合内存模型的规定，包括内存模型允许的奇异行为（比如字分裂）和禁止的行为（如数据竞争）。 7. **并发机制的公平性**：规范讨论了诸如wait、notify和interrupt等并发原语的公平性问题，确保在多线程环境中资源的公平分配。 8. **终结操作（Finalization）**：涉及对象生命周期的清理，但规范规定了终结操作与内存模型的交互规则，避免内存泄漏和不确定的执行顺序。 通过理解并遵循这些规则，Java开发者可以编写出既高效又可预测的多线程程序，无论在何种硬件平台上运行。这份规范不仅对编程实践有指导意义，也是Java平台设计者和优化者进行性能优化的重要依据。