天天看点

原子性、可见性和有序性

原子性(Atomicity)

由Java内存模型来直接保证的原子性变量操作包括read、load、assign、use、store和write,我们大致可以认为基本数据类型的访问读写是具备原子性的。

Java内存模型提供了lock和unlock来保证更大范围的原子操作,尽管虚拟机未把lock和unlock操作直接开放给用户使用,但是却提供了更高层次的字节码指令monitorenter和monitorexit来隐式地使用这两个操作,这两个字节码指令反映到Java代码中就是同步块——synchronized关键字,因此synchronized块之间的操作也具备原子性。

可见性(Visibility)

可见性是指当一个线程修改了共享变量的值,其他变量能够立即得知这个修改。

Java内存模型是通过变量修改后将新值同步回主内存,在变量读取前从主内存刷新变量这种依赖主内存作为传递媒介的方式来实现可见性,无论是普通变量还是volatile变量都是如此。普通变量与volatile变量的区别是,volatile的特殊规则保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新,因此可以说volatile保证了多线程操作时变量的可见性。

同步块的可见性是由“对一个变量执行unlock之前”,必须先把此变量同步回主内存中(执行store、write操作),JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到内存中,因此synchronized保证了可见性。

JMM禁止编译器把final域的写重排序到构造函数之外,被final修饰的字段在构造器中一旦初始化完成,并且构造器没有把“this”的引用传递出去,那么其他线程就能看见final字段的值,因此final保证了可见性。

有序性(Ordering)

Java程序中天然都有序性可以总结为一句话:如果在本线程内观察,所有操作都是有序的;如果在一个线程中观察另一个线程,所有操作都是无序的。前半句是指“线程内表现为串行的语义”,后半句是指“指令重排序”现象和“工作内存与主内存同步延迟”现象。

Java提供了volatile和synchronized两个关键字来保证线程之间操作的有序性,volatile禁止重排序,synchronized则由“一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作”这条规则获得的,这条规则决定了持有同一个锁的两个同步块只能串行地进入。

总结

关键字 具有特性
synchronized 原子性、可见性、有序性
volatile 可见性、有序性。
final 可见性。

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