【面试题】谈谈你对内存模型的理解可以吗？

最新推荐文章于 2025-04-15 12:23:02 发布

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分类专栏： JVM

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本文探讨了Java内存模型中的主内存与工作内存概念，以及它们如何影响多线程并发操作。通过举例说明了`read/write`、`load/store`、`lock/unlock`等指令在并发`data++`操作中的作用，指出由于工作内存的存在可能导致数据不一致性和内存不可见性。同时，提到了`volatile`关键字在解决内存可见性上的局限性，强调了原子性问题的重要性。

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8个指令：read/write、load/store、use、assign、lock/unlock

read	将主存中的数据读取到CPU的高速缓存cache中
write	将CPU的cache中数据写回到主存中
load	将CPU的高速缓存cache中数据加载到JVM的寄存器中
store	将JVM寄存器中的数据写入CPU的cache中
lock	对数据进行加锁操作
unlock	对数据进行解锁操作
assign	接收到赋值指令时，给工作内存中的变量赋值
use	数据被JVM进行运算操作

Java内存模型中有主内存、工作内存

对象放在堆内存中

主内存线程对应自己的工作内存（CPU级别的缓存）

工作内存：寄存器、高速缓存、写缓冲区

public class HelloWord(){
	private int data = 0;
	public void increment(){
		data++;
	}
}

HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();

//线程1
new Thread(){
	public void run(){
		helloWorld.increment();
		}
	}.start();

//线程2
new Thread(){
	public void run(){
		helloWorld.increment();
		}
	}.start();

上面这段代码在内存中的过程如下图所示

假设两个线程同时进行

（1）将data=0这个值从主内存中read出来

（2）将data=0这个值load到对应线程的工作内存中

（3）执行data++工作：从工作内存中将data=0值提出来，交给线程use执行data++操作

（4）线程执行完data++操作，将各自工作内存中的data值assgin设置为1

（5）将工作内存中的data=1store取出来

（6）尝试将data=1的值write写入主内存中

两个线程并发去更新data，可能会将data的值更新为1

【评论区】

1、java内存模型是对计算机的一个抽象，将整个计算过程分成了6步去执行。因为每个线程都对应一个工作内存，所以导致主存中的数据值可能并不是最新的，因此多线程情况下，data++的这个操作就会被覆盖掉。为什么要有工作内存的？它带来了内存不可见性与伪共享这些问题。是因为CPU的速度远高于内存的读写速度，因此为了充分利用CPU资源，设计了对应的缓存，还有一些其他的加载机制。避免内存不可见用volatile就行，但是volatile的语义并不能保证data++能达到预期效果，因为它没办法保证这个执行的原子性