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标题: Java内存模型深度解读（3）Java内存模型和硬件内存架构之间的桥接 [打印本页]

作者: look_w 时间: 2018-12-15 13:36 标题: Java内存模型深度解读（3）Java内存模型和硬件内存架构之间的桥接

Java内存模型和硬件内存架构之间的桥接上面已经提到，Java内存模型与硬件内存架构之间存在差异。硬件内存架构没有区分线程栈和堆。对于硬件，所有的线程栈和堆都分布在主内中。部分线程栈和堆可能有时候会出现在CPU缓存中和CPU内部的寄存器中。如下图所示：

当对象和变量被存放在计算机中各种不同的内存区域中时，就可能会出现一些具体的问题。主要包括如下两个方面：

线程对共享变量修改的可见性
当读，写和检查共享变量时出现race conditions

下面我们专门来解释以下这两个问题。

共享对象可见性如果两个或者更多的线程在没有正确的使用Volatile声明或者同步的情况下共享一个对象，一个线程更新这个共享对象可能对其它线程来说是不接见的。
想象一下，共享对象被初始化在主存中。跑在CPU上的一个线程将这个共享对象读到CPU缓存中。然后修改了这个对象。只要CPU缓存没有被刷新会主存，对象修改后的版本对跑在其它CPU上的线程都是不可见的。这种方式可能导致每个线程拥有这个共享对象的私有拷贝，每个拷贝停留在不同的CPU缓存中。
下图示意了这种情形。跑在左边CPU的线程拷贝这个共享对象到它的CPU缓存中，然后将count变量的值修改为2。这个修改对跑在右边CPU上的其它线程是不可见的，因为修改后的count的值还没有被刷新回主存中去。

解决这个问题你可以使用Java中的volatile关键字。volatile关键字可以保证直接从主存中读取一个变量，如果这个变量被修改后，总是会被写回到主存中去。
Race Conditions如果两个或者更多的线程共享一个对象，多个线程在这个共享对象上更新变量，就有可能发生。
想象一下，如果线程A读一个共享对象的变量count到它的CPU缓存中。再想象一下，线程B也做了同样的事情，但是往一个不同的CPU缓存中。现在线程A将count加1，线程B也做了同样的事情。现在count已经被增在了两个，每个CPU缓存中一次。
如果这些增加操作被顺序的执行，变量count应该被增加两次，然后原值+2被写回到主存中去。
然而，两次增加都是在没有适当的同步下并发执行的。无论是线程A还是线程B将count修改后的版本写回到主存中取，修改后的值仅会被原值大1，尽管增加了两次。
下图演示了上面描述的情况：

解决这个问题可以使用。一个同步块可以保证在同一时刻仅有一个线程可以进入代码的临界区。同步块还可以保证代码块中所有被访问的变量将会从主存中读入，当线程退出同步代码块时，所有被更新的变量都会被刷新回主存中去，不管这个变量是否被声明为volatile。

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