首页 > 系统相关 >深入理解Java内存模型及其在多线程编程中的应用

深入理解Java内存模型及其在多线程编程中的应用

时间:2024-07-23 21:50:59浏览次数:13  
标签:Java void public 内存 new 多线程 class

深入理解Java内存模型及其在多线程编程中的应用

大家好,我是微赚淘客系统3.0的小编,是个冬天不穿秋裤,天冷也要风度的程序猿!今天我们来深入探讨Java内存模型(Java Memory Model, JMM)及其在多线程编程中的应用。

一、Java内存模型概述

Java内存模型(JMM)是Java虚拟机规范的一部分,定义了变量的访问方式及线程之间如何协同工作。JMM为多线程编程提供了抽象的内存视图,并定义了内存访问操作的可见性和有序性。

二、JMM中的关键概念

  1. 主内存与工作内存

    在JMM中,每个线程都有自己的工作内存,工作内存保存了该线程使用到的变量的副本。所有变量存储在主内存中。线程不能直接操作主内存中的变量,必须通过工作内存来读写。

  2. volatile关键字

    volatile变量直接存储在主内存中,线程对volatile变量的读写操作都会直接映射到主内存。这样保证了volatile变量的可见性,但不保证原子性。

    package cn.juwatech.memory;
    
    public class VolatileExample {
        private volatile boolean flag = true;
    
        public void stop() {
            flag = false;
        }
    
        public void doWork() {
            while (flag) {
                // 执行任务
            }
        }
    }
    
  3. 原子性、可见性与有序性

    • 原子性:保证操作不可被中断。
    • 可见性:一个线程对变量的修改对其他线程是可见的。
    • 有序性:操作按照程序的顺序执行。

三、同步机制

  1. synchronized关键字

    synchronized保证了代码块的原子性和可见性。它通过锁机制来控制对共享资源的访问。

    package cn.juwatech.sync;
    
    public class SynchronizedExample {
        private int count = 0;
    
        public synchronized void increment() {
            count++;
        }
    
        public synchronized int getCount() {
            return count;
        }
    }
    
  2. Lock接口

    Lock提供了更灵活的锁机制,相比于synchronized,Lock可以在不同范围内锁定,并且支持中断和超时等操作。

    package cn.juwatech.lock;
    
    import java.util.concurrent.locks.Lock;
    import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
    
    public class LockExample {
        private int count = 0;
        private final Lock lock = new ReentrantLock();
    
        public void increment() {
            lock.lock();
            try {
                count++;
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }
    
        public int getCount() {
            return count;
        }
    }
    

四、volatile的使用场景

volatile适用于一些简单的状态标志,但不适合于需要原子性的操作。适合的场景包括:

  • 状态标志

  • 双重检查锁定单例模式

    package cn.juwatech.singleton;
    
    public class Singleton {
        private static volatile Singleton instance;
    
        private Singleton() {}
    
        public static Singleton getInstance() {
            if (instance == null) {
                synchronized (Singleton.class) {
                    if (instance == null) {
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    }
    

五、Java并发包中的高级工具

  1. CountDownLatch

    用于同步一个或多个任务,强制它们等待由其他任务执行的一组操作完成。

    package cn.juwatech.concurrent;
    
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class CountDownLatchExample {
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
    
            for (int i = 0; i < 3; i++) {
                new Thread(new Worker(latch)).start();
            }
    
            latch.await();
            System.out.println("所有任务完成");
        }
    
        static class Worker implements Runnable {
            private final CountDownLatch latch;
    
            Worker(CountDownLatch latch) {
                this.latch = latch;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                try {
                    // 执行任务
                } finally {
                    latch.countDown();
                }
            }
        }
    }
    
  2. CyclicBarrier

    用于使一组线程互相等待,直到到达某个公共屏障点。

    package cn.juwatech.concurrent;
    
    import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    public class CyclicBarrierExample {
        public static void main(String[] args) {
            int parties = 3;
            CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(parties, () -> System.out.println("所有任务就绪"));
    
            for (int i = 0; i < parties; i++) {
                new Thread(new Task(barrier)).start();
            }
        }
    
        static class Task implements Runnable {
            private final CyclicBarrier barrier;
    
            Task(CyclicBarrier barrier) {
                this.barrier = barrier;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                try {
                    // 执行任务
                    barrier.await();
                } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
        }
    }
    
  3. Semaphore

    信号量用于控制同时访问的线程数。

    package cn.juwatech.concurrent;
    
    import java.util.concurrent.Semaphore;
    
    public class SemaphoreExample {
        public static void main(String[] args) {
            Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
    
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                new Thread(new Task(semaphore)).start();
            }
        }
    
        static class Task implements Runnable {
            private final Semaphore semaphore;
    
            Task(Semaphore semaphore) {
                this.semaphore = semaphore;
            }
    
            @Override
            public void run() {
                try {
                    semaphore.acquire();
                    // 执行任务
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    semaphore.release();
                }
            }
        }
    }
    

六、总结

深入理解Java内存模型及其在多线程编程中的应用是每个Java高级开发者必备的技能。通过合理使用volatile、synchronized、Lock以及Java并发包中的工具,可以有效地构建高效、安全的多线程应用程序。

本文著作权归聚娃科技微赚淘客系统开发者团队,转载请注明出处!

标签:Java,void,public,内存,new,多线程,class
From: https://www.cnblogs.com/szk123456/p/18319737

相关文章

  • 微服务架构设计中的Java最佳实践
    微服务架构设计中的Java最佳实践大家好,我是微赚淘客系统3.0的小编,是个冬天不穿秋裤,天冷也要风度的程序猿!今天我们来探讨在微服务架构设计中,如何在Java中应用最佳实践。一、微服务架构概述微服务架构是一种软件架构风格,它将单一应用程序拆分为一组小型服务,每个服务运行在自己的......
  • Java基础语法
    Java基础语法1.注释、标识符、关键字注释单行注释://多行注释:/*注释*/JavaDoc(文档注释):/***/标识符Java所有的组成部分都需要名字。类名、变量名以及方法名都被称为标识符。标识符大小写敏感2.数据类型强类型语言要求严格规定,所有变量都必须先定义后才......
  • Java常用设计模式-单例模式
    Java常用设计模式-单例模式JavaDesignPatterns:创建型模式:工厂方法、抽象方法、建造者、原型、单例结构型模式有:适配器、桥接、组合、装饰器、外观、享元、代理行为型模式有:责任链、命令、解释器、迭代器、中介、备忘录、观察者、状态、策略、模板方法、访问者常用设计模式:......
  • 2024年最新完整java面试题(含答案)
    1 、面向对象的特征有哪些方面 ? 【基础】答:面向对象的特征主要有以下几个方面:1) 抽象:抽象就是忽略一个主题中与当前目标无关的那些方面,以便更充分地注意与当前目标有关的方面。抽象并不打算了解全部问题,而只是选择其中的一部分,暂时不用部分细节。抽象包括两个方面,一是......
  • Java基础-学习笔记07
    07Object类详解Object类详解object是所有类的超类,它拥有的方法,其他所有类的对象都会拥有,可以直接使用。equals方法==和equals的对比==是一个比较运算符:既可以判断基本类型(判断的是值是否相等);也可以判断引用类型(判断的是地址是否相等),当两边类型不相等时编译不通过。eq......
  • java学习--运算符
    运算符算术运算符混合运算当进行多类型混合运算时,结果是参与运算的最大类型当只有byteshortintchar四种类型中任意一种或多种进行运算,结果一定是int类型关系运算位运算/逻辑运算位运算进阶 //&也支持两边是数字,转换为二进制进行每位比较,都是1则取1......
  • 使用脚本自动配置Java环境
    python脚本配置java环境适用Windows与LinuxLinux系统的全局配置文件路径:/etc/profile首先需要下载jdk,然后在命令行使用脚本使用方式:jdk路径不带bin目录pythonset_java_env.py/path/to/jdkset_java_env.py内容如下:importosimportsysdefset_java_env(java_path):......
  • Java---String类
    乐观学习,乐观生活,才能不断前进啊!!!我的主页:optimistic_chen我的专栏:c语言,Java欢迎大家访问~创作不易,大佬们点赞鼓励下吧~前言在C语言中已经涉及到字符串了,但是在C语言中要表示字符串只能使用字符数组或者字符指针,可以使用标准库提供的字符串系列函数完成大部分操作,......
  • 【Java基础语法】内置接口
    前言:小编紧接着上期抽象类与接口进行了拓展,介绍了一些Java内置有用的接口,希望能够对大家有所帮助。上期博客http://t.csdnimg.cn/0MoDe1.Comparable接口1.1Comparable接口在如下代码中:publicstaticvoidmain(String[]args){Student[]student=newStuden......
  • 内存取证-手册
    取证工具:VolatilityV3:https://github.com/volatilityfoundation/volatility3V2:https://github.com/volatilityfoundation/volatilityVolatility2.6.pdfVolatility基本使用命令./vol.py‐f[image]­‐profile=[profile][plugin]-f后面需要跟绝对路......