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在Java中如何理解Java内存模型_Java并发底层概念解析

P粉602998670

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发布时间:2026-01-24 14:04:02

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来源于php中文网

原创

Java内存模型(JMM)是一套关于共享变量读写行为的语义规范,规定线程间修改如何可见;其通过主内存与工作内存的交互流程引发可见性问题,volatile可解决可见性与有序性但不保证原子性,happens-before是判断操作顺序的唯一可靠依据。

在java中如何理解java内存模型_java并发底层概念解析

Java内存模型(JMM)不是物理内存结构,而是一套**关于共享变量读写行为的语义规范**——它不告诉你内存长什么样,而是明确规定:当线程A改了一个变量,线程B在什么条件下、以什么方式才能看到这个改动。

为什么直接读主内存不行?工作内存是“缓存副本”不是“本地存储”

JMM把内存逻辑上分为主内存(所有线程共享,存原始变量值)和每个线程独有的工作内存(实际是CPU缓存或寄存器级别的副本)。线程不能直接读写主内存,所有操作都必须经过自己的工作内存:

  • Read:从主内存把变量值拷贝到工作内存
  • Load:把拷贝来的值加载进工作内存的变量副本
  • Use:线程执行引擎使用该副本值(比如参与计算)
  • Assign:修改副本值(如 i++
  • Store:把修改后的副本值传回主内存
  • Write:把值真正写入主内存

问题就出在这套流程里:如果没有同步机制Store/Write可能迟迟不发生,或者别的线程的Read/Load永远读不到最新值——这就是可见性问题的根源。

volatile能解决什么?又为什么不能替代synchronized?

volatile关键字强制插入内存屏障(Memory Barrier),保证两点:

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  • 写操作后立即Store+Write到主内存(其他线程下次Read能拿到新值)→ 解决可见性
  • 禁止对该变量的读写指令重排序(比如禁止把flag = true重排到对象构造完成前)→ 保障有序性

但它不保证原子性。下面这段代码依然线程不安全:

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public class Counter {
    private volatile int count = 0;
    public void increment() {
        count++; // 读-改-写三步,非原子!
    }
}

多个线程同时执行 count++,仍可能丢失更新。要保证原子性,得用 synchronizedReentrantLockAtomicInteger

happens-before 是唯一可靠的顺序判断依据

别靠“代码写在前面就一定先执行”来推理多线程逻辑。JMM只认 happens-before 关系——如果操作A happens-before 操作B,那么A的结果对B可见,且A一定在B之前完成。

常见规则包括:

  • 程序顺序规则:同一线程内,按代码顺序,前面的操作 happens-before 后面的
  • 监视器锁规则:unlock() happens-before 后续任意线程对该锁的 lock()
  • volatile变量规则:对一个volatile变量的写 happens-before 后续任意线程对该变量的读
  • 线程启动规则:Thread.start() happens-before 该线程的任何动作

这是你写并发代码时,唯一该查、该画、该验证的逻辑链。绕过它谈“应该发生什么”,十有八九会出错。

真正难的从来不是记住概念,而是意识到:JMM的每一条约束,都对应着真实硬件(CPU缓存一致性协议、编译器优化)和JVM实现的具体妥协。当你看到 volatile 不起作用、synchronized 像没加一样、甚至 final 字段被看到“未初始化”的值——那不是JVM bug,是你漏掉了某个 happens-before 链上的环节。

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