Java内存模型的抽象结构

在Java中,所有实例域,静态域和数组元素都存储在堆内存中,堆内存在线程之间完成共享。局部变量,方法定义参数和异常处理参数不会在线程之间共享,他们不会有内存可见性问题,也不会受内存模型的影响。

Java线程之间的通信有Java内存模型(JMM)控制,JMM决定一个线程对共享变量的写入何时对另外一个线程可见,从抽象的角度来看,JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系:线程之间的共享变量存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念,并不是真实存在的。它涵盖了缓存,写缓冲区,寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java内存模型的抽象示意图如下:

Java内存模型的抽象结构

从上图中看,如果线程A与线程B之间要通信的话,必须经历下面两个步骤:

(1)线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去

(2)线程B到主内存中去读取A之前已经更新过的共享变量

看下面示意图说明这两个过程:

Java内存模型的抽象结构

如上图所示,本地内存A和本地内存B有主内存中的共享变量x的副本。假设初始时,这3个内存中的x的值都为0,。当线程A在执行时,把更新后的x的值(假设是1)临时存放在自己的本地缓存A中。当线程A和线程B需要通信时,线程A首先会把自己本地内存中修改后的值刷新到主内存中,此时主内存的x变成1.随后,线程B到主内存中去读取线程A更新过后的x值,此时线程B的本地内存的x为1.

从整体上看,这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息,而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM通过控制主内存与内一个线程的本地内存之间的交互,来为Java程序员提供内存可见性保证。