面试官：什么是Java内存模型？(面试官提问：详解Java内存模型原理与应用)

原创

ithorizon 6个月前 (10-20) 阅读数 13 #后端开发

Java内存模型原理与应用

一、什么是Java内存模型？

Java内存模型（Java Memory Model，JMM）是Java虚拟机（JVM）的一部分，它定义了Java程序中变量的读取和写入怎样在多线程环境中进行。JMM是一种抽象的概念，它描述了Java程序中各种变量（线程共享的变量）的访问规则，同时也涉及到线程之间的通信和同步。

二、Java内存模型的组成

Java内存模型首要由以下几个部分组成：

主内存（Main Memory）：存储Java程序中的实例字段、静态字段和构成数组的元素。

工作内存（Working Memory）：每个线程都有自己的工作内存，用于存储线程使用的变量的副本。

内存操作：包括变量的读取（read）和写入（use）、主内存与工作内存之间的数据交互。

同步机制：包括volatile关键字、synchronized关键字、final关键字以及一系列的原子操作。

三、Java内存模型的工作原理

Java内存模型的工作原理可以明了概括为以下几个步骤：

线程从主内存中读取变量值到自己的工作内存。

线程在自己的工作内存中计算变量的值。

线程将更新后的变量值刷新回主内存。

四、Java内存模型的应用

下面我们通过几个实例来了解Java内存模型在实际编程中的应用。

4.1 volatile关键字

volatile关键字用于声明变量，确保对变量的读写操作都是直接操作主内存。这样，在多线程环境下，当一个线程更新了一个volatile变量时，其他线程能够立即得知这个变量的最新值。


public class VolatileExample {
    private volatile boolean flag = false;
    public void start() {
        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            flag = true;
            System.out.println("Flag is set to true.");
        }).start();
    }
    public void check() {
        while (!flag) {
            // do nothing
        }
        System.out.println("Flag is detected.");
    }
    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();
        example.start();
        example.check();
    }
}

4.2 synchronized关键字

synchronized关键字用于给对象和方法加锁，确保在同一时刻，只有一个线程可以执行被synchronized修饰的代码块或方法。这样可以保证操作的原子性，防止数据不一致。


public class SynchronizedExample {
    public synchronized void synchronizedMethod() {
        // do something
    }
}

4.3 final关键字

final关键字可以确保引用类型变量的初始化可靠性，即对象的引用在构造器外部可见，对象的引用不会改变，但对象的内部状态或许会改变。


public class FinalExample {
    private final int a;
    private final int b;
    public FinalExample(int a, int b) {
        this.a = a;
        this.b = b;
    }
    public void see() {
        // a and b are visible and not changeable
    }
}