Java中保證多線程間的數(shù)據(jù)共享的方法詳解

更新時間：2023年11月14日 11:54:23 作者：奔跑的毛球

這篇文章詳解的發(fā)給大家介紹了Java中是如何保證多線程間的數(shù)據(jù)共享的,文中通過圖文介紹的非常詳細,對大家的學(xué)習(xí)或工作有一定的幫助,需要的朋友可以參考下

Java的內(nèi)存模型

稍微解釋一下CPU的緩存，這里CPU的緩存有三級，L1,L2和L3。

L1是訪問速度最快的，是線程獨享。
L2次之，屬于內(nèi)核獨享。
L3是最慢的，是多核共享。

當(dāng)CPU執(zhí)行指令需要數(shù)據(jù)的時候，會先在L1，L2,L3中依次尋找，若是找不到，則會去JVM中尋找，而JMM則在CPU和主內(nèi)存之間來保證我們需要的可見性和有序性。

這個JMM就是Java內(nèi)存模型的核心，可見性有序性都是在這里實現(xiàn)。
而主內(nèi)存就是JVM，就是我們的堆內(nèi)存。

保證可見性的方式

可見性是指，當(dāng)多個線程操作同一個數(shù)據(jù)的時候，保證一個線程的修改對其他線程是可見的，也就是說不管多個線程如何操作，如何并發(fā)，他們在同一時間取到的值是相同的。

為了保證可見性，我們一般有以下幾種方案：

volatile

可以用volatile來修飾基本數(shù)據(jù)類型，可以保證每次CPU操作數(shù)據(jù)的時候，都直接操作的是主內(nèi)存的值。

文末我們會說說volatile的原理

synchronized

對于synchronized來說，是誰拿到鎖，誰執(zhí)行操作，對于拿到鎖的線程來說，前邊線程的操作是可見的。

我會另起一篇文章專門講解synchronized。

lock

lock是基于CAS和volatile的修改操作，可以保證操作數(shù)據(jù)時前邊操作的可見性。

final

final修飾的是常量啊，沒法寫，只讀，當(dāng)然是全局可見的

這里有一個小點：

我們清楚，volatile修飾基本數(shù)據(jù)類型的時候是可以保證可見性的，但是若是修飾的是引用數(shù)據(jù)類型呢？
一般沒人這么搞，甚至平時工作中volatile都很少使用，一不留神系統(tǒng)的性能會降低幾個維度。但是面試中常被問到，我們可以這樣回答：若volatile修飾的是引用數(shù)據(jù)類型，則只能保證引用數(shù)據(jù)類型的地址是可見的，里邊的值不可見。就這。

volatile的底層實現(xiàn)

稍微看看volatile的底層實現(xiàn)吧，其實

volatile的底層是匯編的lock指令，這個指令會強行要求將值寫入主內(nèi)存，并且忽略Store Buffer這種緩存，從而達到可見性的目的，同時利用MESI協(xié)議，讓其他緩存行失效。

我們曉得將java文件編譯為class文件的時候，會基于JIT做優(yōu)化，調(diào)整指令的順序，從而提升執(zhí)行效率，這個過程叫指令重排。
在CPU層面也會調(diào)整指令的順序來提升性能。而這個指令重排會導(dǎo)致一些問題，我們看看volatile是如何解決這個問題的。