假设我们要搜索年龄在18到24之间的女生,同时要求按年龄排序,如果平台注册用户达到千万级,那么,我们一般会对这个搜索结果分页,避免结果页加载很慢,所以,为了实现这个功能,基于用户表,我们会写这样一条SQL:
顺序一致性模型可以保证并发编程的特性不被破坏,为多线程程序提供了极强的 内存一致性保证
现代处理器采用了指令级并行技术(Instruction-Level Parallelism, ILP)来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。
指令是指示计算机执行某种操作的命令,如:数据传送指令、算术运算指令、位运算指令、程序流程控制指令、串操作指令、处理器控制指令。指令不同于我们所写的代码,一行代码按照操作的逻辑可以分成多条指令。
读者看到这个结果是不是大吃一惊?在运行了13万次之后,竟然得到一个x=0、y=0的结果。
在 Java 并发编程中,有 3 个最常用的关键字:synchronized、ReentrantLock 和 volatile。
对于一名高级 Java 工程师来说,JVM 可以说是面试必问的一个知识点,而大多数人可能没有对 JVM 的实际开发和使用经验,接下来这一系列文章将带你深入了解 JVM 需要掌握的各个知识点。这也将帮助你完成从初级程序员到高级程序员的转变。关于Java内存模型整理了一份+笔记,地址:Java后端面试真题。
上一篇博客我们了解了Java内存模型,下面我们来了解一下重排序和数据依赖性的相关知识。
在执行程序时。为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分为3中类型: 1 编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序。 2 指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令集并行技术(ILP) ,来讲多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对机器指令的执行顺序。 3 内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区。这便得加载和存储操作看上去可能时在乱序执行。 从Java源代码到最终实际执行得指令序列,会分别经历下面3种重排序,,如下图
👆点击“博文视点Broadview”,获取更多书讯 什么是指令重排序呢? 为了更加直观地理解,笔者还是通过一个案例来说明。 public class MemoryReorderingExample { private static int x=0,y=0; private static int a=0,b=0; public static void main(String[] args) throws InterruptedExc
面试官:之前从硬件级别聊了可见性的相关问题。这次能能简单从硬件级别聊聊指令重排吗?
相信在座各位都中过编译器施的”迷魂药”,表面你以为你写的程序按你的意志在顺序执行着,看了看程序执行结果,没错确实是自己期望的结果。
重排序是指编译器或处理器为了提高程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段。重排序可以导致操作延时或程序看似乱序执行,给程序运行的结果带来一定的不确定性。
volatile->可见性、有序性->happens-before原则、volatile内存语义(结合JMM理解) happens-before原则>禁止指令重排序(三个层面)->
当我们写一个单线程程序时,总以为计算机会一行行地运行代码,然而事实并非如此。 什么是重排序? 重排序指的是编译器、处理器在不改变程序执行结果的前提下,重新排列指令的执行顺序,以达到最佳的运行效率。 重排序分类 重排序分为:编译器重排序 和 处理器重排序。 数据依赖 编译器和处理器并不会随意的改变指令的执行顺序,因为有些指令之间是有依赖关系的,若改变了他们的执行顺序,就会出现错误的结果。 因此,编译器和处理器只会对没有依赖关系的指令进行重排序。 数据依赖:若相邻的两条指令访问同一个变量,并且其中有一条指令
Java的并发采用的是共享内存模型,Java线程之间的通信总是隐式进行,整个通信过程对程序员完全透明。
主线如上图红色箭头,大家可以先看看整体讲的是什么。java内存模型前面是铺垫,后面是相关内容。
volatile 关键字可以说是 Java 虚拟机提供的最轻量级的同步机制,但是它并不容易被正确、完整地理解,以至于许多程序员都习惯去避免使用它,遇到需要处理多线程数据竞争问题的时候一律使用 synchronized 来进行同步。了解 volatile 变量的语义对理解多线程操作的其他特性很有意义。
而我们这里要记录的则是 Java 线程间通信使用的 共享内存, 也就是 Java 的内存是怎么样子的
我们定义的共享变量就是存在主内存中,每个线程内的变量是在工作内存中操作的,当一个线程A修改了主内存里的一个共享变量,这个时候线程B是不知道这个值已经修改了,因为线程之间的工作内存是互相不可见的
volatile是Java提供的一种轻量级的同步机制。Java 语言包含两种内在的同步机制:同步块(或方法)和 volatile 变量,相比于synchronized(synchronized通常称为重量级锁),volatile更轻量级,因为它不会引起线程上下文的切换和调度。但是volatile 变量的同步性较差(有时它更简单并且开销更低),而且其使用也更容易出错。
Java并发包下的类中大量使用了volatile关键字。通过之前文章介绍,大家已经知道了volatile的三大特性:共享变量可见性;不保证原子性;禁止指令重排后顺序性。通过前面两篇文章我们通过代码验证了前两个特性,本文我们就来验证禁止指令重排保证顺序性。
并发编程模型的分类 在并发编程中,我们需要处理两个关键问题:线程之间如何通信及线程之间如何同步(这里的线程是指并发执行的活动实体)。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中,线程之间的通信机制有两种:共享内存和消息传递。 在共享内存的并发模型里,线程之间共享程序的公共状态,线程之间通过写-读内存中的公共状态来隐式进行通信。在消息传递的并发模型里,线程之间没有公共状态,线程之间必须通过明确的发送消息来显式进行通信。 同步是指程序用于控制不同线程之间操作发生相对顺序的机制。在共享内存并发模型里,
上一篇我们讲到了处理器在执行时,会对指令进行重排序,而这会导致数据一致性问题。对指令重排的理解非常重要,这也是并发问题出现的最大原因。
volatile 是一个Java 中的关键字,一个提供基础同步属性的关键字。针对JVM重排序在并发场景下的问题,被vlolatile修饰的关键词,编译器不会将该变量的操作与其他内存操作进行重排序。
概述:本文主要介绍Java语言中的volatile关键字,内容涵盖volatile的保证内存可见性、禁止指令重排等。
最近,在一篇文章中了解到了 volatile 关键字,查阅了一些相关资料进行了学习,并将学习笔记记录如下,希望能给小伙伴们带来一些帮助。如果文章内容存在一些错误,也请小伙伴们指正,感谢。
相当于你的女神和你说,你好好努力,年薪百万了就嫁给你,你听了之后,努力赚钱。3年之后,你年薪百万了,回去找你女神,结果发现你女神结婚了,她结婚的消息根本没有告诉你!难不难受?
Java内存模型即 Java Menory Model,简称JMM。JMM定义了Java虚拟机(JVM)在计算机内存(RAM)中的工作方法。JVM是整个计算机虚拟模型,所以JMM隶属于JVM的。
volatile 是 Java 的一个关键字,它提供了一种轻量级的同步机制。相比于重量级锁 synchronized,volatile 更为轻量级,因为它不会引起线程上下文的切换和调度。
根据 as if serial原则,它强调了单线程。那么多线程发生重排序又是怎么样的呢?
从Java内存模型出发,结合并发编程中的原子性、可见性、有序性三个角度分析volatile所起的作用,并从汇编角度大致说了volatile的原理,说明了该关键字的应用场景;在这补充一点,分析下volatile是怎么在单例模式中避免双检锁出现的问题的。
令重排序:java语言规范规定JVM线程内部维持顺序化语义。即只要程序的最终结果 与它顺序化情况的结果相等,那么指令的执行顺序可以与代码顺序不一致,此过程叫指令的 重排序。
要想要理解透彻JMM(Java内存模型),首先我们要从CPU缓存模型和指令重排序讲起!
1、基础与概念 (1)、共享性、互斥性、原子性、可见性、有序性。 (2)、JMM内存模型——描述线程本地内存和主内存之间的抽象关系。线程A和线程B之间通讯,需要通过主内存。 JMM属于语言级的内存模型
java内存模型允许编译器和处理器对指令重排,目的减少流水线的中断,从而提高流水线运行效率。
一.内存屏障是为了限制重排序,所谓重排序,是编译器和处理器为了提高系统吞吐量,优化程序性能,而对指令顺序进行重排序
第一条可见性比较容易理解,就是使用volatile修饰的共享变量,如果有一个线程修改了值,其他的线程里面是立即可见的。原理是对volatile变量的读写,都会强制线程操作从主内存。
Java 中的 volatile 关键字,用来修饰会被不同线程访问和修改的变量,通常用于并发编程中,是 Java 虚拟机提供的轻量化同步机制。
在介绍Java内存模型(JMM)前,我要打消读者一个错误的认知,那就是JMM与JVM到底是什么关系,现在告诉大家,Java虚拟机模型(JVM)与Java内存模型(JMM)没有本质上的联系。为什么这么说,我来解释一下:想必我的读者大部分都是Java开发工程师,成为一名Java开发工程师必备的两点,就是要了解Java的语法,以及使用Java API,拥有这两点你就可以编写Java代码,编写后的代码需要在Java虚拟机上运行,其实上面我已经把JDK的组成说了出来。JDK(Java Development Kit)就是由Java程序设计语言、Java API类库、Java虚拟机这三部分组成的,是Java程序开发的最小环境(如图2-6所示)。也就是说想要开发Java程序,必备的就是JDK。我们还可以继续把Java API类库分成Java SE API子集和Java虚拟机两部分统称JRE(Java Runtime Environment),JRE是Java程序运行的标准环境。所以说Java虚拟机模型(JVM)是将Java文件编译成class文件并运行class文件的软件,而Java内存模型(JMM)主要定义了线程与内存之间的细节,现在看来两者并没有直接的关系。
单例模式的实现方法有很多种,如饿汉模式、懒汉模式、静态内部类和枚举等,当面试官问到“为什么单例模式一定要加 volatile?”时,那么他指的是为什么懒汉模式中的私有变量要加 volatile?
在并发编程中,我们需要处理两个关键问题:线程之间如何通信及线程之间如何同步(这里的线程是指并发执行的活动实体)。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程中,线程之间的通信机制有两种:共享内存和消息传递。
Volatile可能是面试里面必问的一个话题吧,对他的认知很多朋友也仅限于会用阶段,今天我们换个角度去看看。
内存屏障(也称内存栅栏,内存栅障,屏障指令等,是一类同步屏障指令,是CPU或编译器在对内存随机访问的操作中的一个同步点,使得此点之前的所有读写操作都执行后才可以开始执行此点之后的操作),避免代码重排序。内存屏障其实就是一种JVM指令,Java内存模型的重排规则会要求Java编译器在生成JVM指令时插入特定的内存屏障指令,通过这些内存屏障指令,volatile实现了Java内存模型中的可见性和有序性,但volatile无法保证原子性。
重排序有指令重排序和内存重排序2种情况,指令重排序好理解,刚开始听到内存重排序的概念不是特别理解。
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