這篇文章主要介紹了Java內(nèi)存模型原子性原理的示例分析，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。
原子性問題
原子性是指：一個或多個操作，要么全部執(zhí)行且在執(zhí)行過程中不被任何因素打斷，要么全部不執(zhí)行。
下面就是一段會出現(xiàn)原子性問題的代碼：
重慶分公司
重慶分公司
public class AtomicProblem {
private static Logger logger = LoggerFactory.getLogger(AtomicProblem.class);
public static final int THREAD_COUNT = 10;
public static void main(String[] args) throws Exception {
BankAccount sharedAccount = new BankAccount("account-csx",0.00);
ArrayList threads = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int j = 0; j < 1000 ; j++) {
sharedAccount.deposit(10.00);
}
}
});
thread.start();
threads.add(thread);
}
for (Thread thread : threads) {
thread.join();
}
logger.info("the balance is:{}",sharedAccount.getBalance());
}
public static class BankAccount {
private String accountName;
public double getBalance() {
return balance;
}
private double balance;
public BankAccount(String accountName, double balance){
this.accountName = accountName;
this.balance =balance;
}
public double deposit(double amount){
balance = balance + amount;
return balance;
}
public double withdraw(double amount){
balance = balance - amount;
return balance;
}
public String getAccountName() {
return accountName;
}
public void setAccountName(String accountName) {
this.accountName = accountName;
}
}
} 上面的代碼中開啟了10個線程，每個線程會對共享的銀行賬戶進(jìn)行1000次存款操作，每次存款10塊，所以理論上最后銀行賬戶中的錢應(yīng)該是10 * 1000 * 10 = 100000塊。我執(zhí)行了多次上面的代碼，很多次最后的結(jié)果的確是100000，但是也有幾次的結(jié)果并不是我們預(yù)期的。
14:40:25.981 [main] INFO com.csx.demo.spring.boot.concurrent.jmm.AtomicProblem - the balance is:98260.0
出現(xiàn)上面結(jié)果的原因就是因為下面的操作并不是原子操作，其中的balance是一個共享變量。在多線程環(huán)境下可能會被打斷。
balance = balance + amount;
上面的賦值操作被分為多步執(zhí)行完成，下面簡單解析下兩個線程對balance同時加10的過程（模擬存款過程，假設(shè)balance的初始值還是0）
線程1從共享內(nèi)存中加載balance的初始值0到工作內(nèi)存 線程1對工作內(nèi)存中的值加10 //此時線程1的CPU時間耗盡，線程2獲得執(zhí)行機會 線程2從共享內(nèi)存中加載balance的初始值到工作內(nèi)存，此時balance的值還是0 線程2對工作內(nèi)存中的值加10，此時線程2工作內(nèi)存中的副本值是10 線程2將balance的副本值刷新回共享內(nèi)存，此時共享內(nèi)存中balance的值是10 //線程2CPU時間片耗盡，線程1又獲得執(zhí)行機會 線程1將工作內(nèi)存中的副本值刷新回共享內(nèi)存，但是此時副本的值還是10，所以最后共享內(nèi)存中的值也是10
上面簡單模擬了一個原子性問題導(dǎo)致程序最終結(jié)果出錯的過程。
JMM對原子性問題的保證
自帶原子性保證
在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作。
a = true; //原子性 a = 5; //原子性 a = b; //非原子性，分兩步完成，第一步加載b的值，第二步將b賦值給a a = b + 2; //非原子性，分三步完成 a ++; //非原子性，分三步完成
synchronized
synchronized可以保證操作結(jié)果的原子性。synchronized保證原子性的原理也很簡單，因為synchronized可以防止多個線程并發(fā)執(zhí)行一段代碼。還是用上面存款的場景做列子，我們只需要將存款的方法設(shè)置成synchronized的就能保證原子性了。
public synchronized double deposit(double amount){
balance = balance + amount; //1
return balance;
}加了synchronized后，當(dāng)一個線程沒執(zhí)行完deposit這個方法前，其他線程是不能執(zhí)行這段代碼的。其實我們發(fā)現(xiàn)synchronized并不能將上面的代碼1編程原子性操作，上面的代碼1還是有可能被中斷的，但是即使被中斷了其他線程也不能訪問共享變量balance，當(dāng)之前被中斷的線程繼續(xù)執(zhí)行時得到的結(jié)果還是正確的。
因此synchronized對原子性問題的保證是從最終結(jié)果上來保證的，也就是說它只保證最終的結(jié)果正確，中間操作的是否被打斷沒法保證。這個和CAS操作需要對比著看。
Lock鎖
public double deposit(double amount) {
readWriteLock.writeLock().lock();
try {
balance = balance + amount;
return balance;
} finally {
readWriteLock.writeLock().unlock();
}
}Lock鎖保證原子性的原理和synchronized類似，這邊不進(jìn)行贅述了。
原子操作類型
public static class BankAccount {
//省略其他代碼
private AtomicDouble balance;
public double deposit(double amount) {
return balance.addAndGet(amount);
}
//省略其他代碼
}JDK提供了很多原子操作類來保證操作的原子性。原子操作類的底層是使用CAS機制的，這個機制對原子性的保證和synchronized有本質(zhì)的區(qū)別。CAS機制保證了整個賦值操作是原子的不能被打斷的，而synchronized值能保證代碼最后執(zhí)行結(jié)果的正確性，也就是說synchronized能消除原子性問題對代碼最后執(zhí)行結(jié)果的影響。
簡單總結(jié)
在多線程編程環(huán)境下（無論是多核CPU還是單核CPU），對共享變量的訪問存在原子性問題。這個問題可能會導(dǎo)致程序錯誤的執(zhí)行結(jié)果。JMM主要提供了如下的方式來保證操作的原子，保證程序不受原子性問題的影響。
synchronized機制：保證程序最終正確性，是的程序不受原子性問題的影響；
Lock接口：和synchronized類似；
原子操作類：底層使用CAS機制，能保證操作真正的原子性。
感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“Java內(nèi)存模型原子性原理的示例分析”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持創(chuàng)新互聯(lián)建站，關(guān)注創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站建設(shè)公司行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識等著你來學(xué)習(xí)!
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