说一说JMM(Java内存模型)?
JMM是Java内存模型,也就是Java Memory Model,简称JMM,本身是一种抽象的概念,实际上并不存在,它描述的是一组规则或规范,通过这组规范定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。
JMM关于同步的规定:
- 线程解锁前,必须把共享变量的值刷新回主内存
- 线程解锁前,必须读取主内存的最新值,到自己的工作内存
- 加锁和解锁是同一把锁
由于JVM运行程序的实体是线程,而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存(有些地方成为栈空间),工作内存是每个线程的私有数据区域,而Java内存模型中规定所有变量都存储在主内存,主内存是共享内存区域,所有线程都可访问,但线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行,首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作空间,然后对变量进行操作,操作完成再将变量写回主内存,不能直接操作主内存中的变量,各个线程中的工作内存储存着主内存中的变量副本拷贝,因此不同的线程无法访问对方的工作内存,此案成间的通讯(传值) 必须通过主内存来完成,其简要访问过程如下图:
知道ThreadLocal吗?有什么作用?知道原理吗?碰到过ThreadLocal内存泄漏问题吗?
https://blog.csdn.net/weixin_44533129/article/details/113111127
什么是指令重排序?happens-before知道吗?as-if-serial语义知道吗?
重排序是指编译器和处理器为了优化程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段。
如何解决指令重排序:https://blog.csdn.net/weixin_44533129/article/details/111658481
happens-before关系的定义:
- 如果一个操作happens-before另一个操作,那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见,而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。
- 两个操作之间存在happens-before关系,并不意味着Java平台的具体实现必须要按照happens-before关系指定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果,与按happens-before关系来执行的结果一致,那么这种重排序并不非法(也就是说,JMM允许这种重排序)
happens-before规则:
- 程序顺序规则:一个线程中的每个操作,happens-before于该线程中的任意后续操作。
- 监视器锁规则:对一个锁的解锁,happens-before于随后对这个锁的加锁。
- volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于任意后续对这个volatile域的读。
- 传递性:如果A happens-before B,且B happens-before C,那么A happens-before C。
- start()规则:如果线程A执行操作ThreadB.start()(启动线程B),那么A线程的ThreadB.start()操作happens-before于线程B中的任意操作。
- join()规则:如果线程A执行操作ThreadB.join()并成功返回,那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。
as-if-serial语义:
as-if-serial语义的意思是:不管怎么重排序(编译器和处理器为了提高并行度),(单线程)程序的执行结果不能被改变。
什么是伪共享?如何解决?
什么是伪共享?
为了解决计算机系统中主内存与CPU之间运行速度差问题,会在CPU与主内存之间添加一级或者多级高速缓冲存储器(Cache)。这个Cache一般是被集成到CPU内部的,所以也叫CPU Cache,下图所示是两级 Cache结构。
在Cache内部是按行存储的,其中每一行称为一个Cache行。Cache行(如下图所示)是Cache 与主内存进行数据交换的单位,Cache行的大小一般为2的幂次数字节。
当CPU访问某个变量时,首先会去看CPU Cache内是否有该变量,如果有则直接从中获取,否则就去主内存里面获取该变量,然后把该变量所在内存区域的一个Cache行大小的内存复制到Cache 中。由于存放到Cache行的是内存块而不是单个变量,所以可能会把多个变量存放到一个Cache行中。当多个线程同时修改一个缓存行里面的多个变量时,由于同时只能有一个线程操作缓存行,所以相比将每个变量放到一个缓存行,性能会有所下降,这就是伪共享,如下图所示。
在该图中,变量x和y同时被放到了CPU的一级和二级缓存,当线程1使用CPU对变量x进行更新时,首先会修改CPU1的一级缓存变量x所在的缓存行,这时候在缓存一致性协议下,CPU2中变量x对应的缓存行失效。那么线程2在写入变量x时就只能去二级缓存里查找,这就破坏了一级缓存。而一级缓存比二级缓存更快,这也说明了多个线程不可能同时去修改自己所使用的CPU中相同缓存行里面的变量。更坏的情况是,如果CPU只有一级缓存,则会导致频繁地访问主内存。
如何避免伪共享:
在JDK8之前一般都是通过字节填充的方式来避免该问题,也就是创建一个变量时使用填充字段填充该变量所在的缓存行,这样就避免了将多个变量存放在同一个缓存行中
JDK8提供了一个sun.misc.Contended注解,用来解决伪共享问题。