Bagaimana untuk melaksanakan model memori dan penyusunan semula arahan teknologi asas Java-javaTutorial-php.cn

Bagaimana untuk melaksanakan model memori dan penyusunan semula arahan teknologi asas Java

Cara melaksanakan model memori dan penyusunan semula arahan bagi teknologi asas Java

Gambaran Keseluruhan:
Dalam teknologi asas Java model Penyusunan semula arahan dan penyusunan semula arahan adalah dua konsep penting. Model memori mengawal cara pembolehubah yang dikongsi diakses, manakala penyusunan semula arahan mempengaruhi susunan arahan dilaksanakan dalam program. Artikel ini akan memperkenalkan prinsip asas model memori Java dan penyusunan semula arahan, dan memberikan contoh kod khusus.

Model Memori:
Java Memory Model (JMM) mentakrifkan peraturan gelagat apabila berbilang urutan mengakses data kongsi secara serentak. Dengan menggunakan model memori, kami boleh menjamin keterlihatan data, atomicity dan pesanan merentas berbilang rangkaian.

Konsep utama dalam model memori Java ialah:

Memori Utama: kawasan memori yang dikongsi oleh semua benang, yang menyimpan memori yang dikongsi Nilai pembolehubah.
Memori Berfungsi: Kawasan memori eksklusif untuk setiap urutan yang menyimpan salinan pembolehubah kongsi.

Peraturan model memori Java adalah seperti berikut:

Semua operasi benang pada pembolehubah kongsi mesti dilakukan dalam memori kerja, sebaliknya daripada terus pada memori Utama dikendalikan.
Benang tidak boleh mengakses terus memori kerja masing-masing, dan komunikasi antara benang mesti diselesaikan melalui ingatan utama.

Contoh kod:

public class MemoryModelDemo {
    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                // do something
            }
            System.out.println("Thread 1: flag is true");
        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            flag = true;
            System.out.println("Thread 2: flag is changed to true");
        }).start();
    }
}

Salin selepas log masuk

Dalam contoh di atas, kami menghantar pembolehubah kongsi bendera yang diubah suai oleh pengubah volatile Untuk mencapai komunikasi antara benang. Antaranya, urutan pertama secara berterusan menyemak sama ada flag adalah true, dan jika ia true, ia mengeluarkan maklumat yang sepadan manakala urutan kedua berlalu 1 saat Selepas menunggu, tetapkan flag kepada true. Dengan menggunakan kata kunci volatile, kami memastikan keterlihatan flag, iaitu, thread 1 boleh melihat pengubahsuaian flag mengikut urutan 2 dalam masa . volatile修饰符修饰的共享变量flag来实现线程之间的通信。其中，第一个线程不断检查flag是否为true，如果为true则输出相应信息；而第二个线程经过1秒的等待后将flag设置为true。通过使用volatile关键字，我们保证了flag的可见性，即线程1能够及时看到线程2对flag的修改。

指令重排序：
指令重排序是编译器或处理器为了提高程序性能而对指令序列重新排序的一种优化技术。在单线程环境下，指令重排序不会影响程序的运行结果。然而，在多线程环境下，由于指令重排序可能导致指令的执行顺序发生变化，从而影响到程序的正确性。

Java中的指令重排序主要分为以下三种类型：

编译器重排序：由编译器在编译阶段对指令进行重新排序。
处理器重排序：由处理器在执行阶段对指令进行重新排序。
内存重排序：由内存系统对读/写操作进行重新排序。

为了避免指令重排序带来的问题，Java提供了一些关键字来禁止或限制指令重排序：

volatile：修饰的共享变量禁止重排序，保证变量的读写操作具有顺序性。
synchronized：对于加锁的代码块，保证其内部的指令不会和锁代码之外的指令重排序。
final：修饰的变量一旦初始化完成，不允许再次修改。

代码示例：

public class ReorderingDemo {
    private static int x = 0;
    private static int y = 0;
    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            x = 1;
            flag = true;
        }).start();

        new Thread(() -> {
            if (flag) {
                y = x;
            }
            System.out.println("y = " + y);
        }).start();
    }
}

Salin selepas log masuk

在上述示例中，我们通过volatile关键字来禁止对flag的重排序。在主线程中，我们启动了两个子线程，其中第一个子线程将x设置为1并将flag设置为true。而第二个子线程中检查flag，如果为true则将y赋值为x的值。由于使用了volatile关键字，我们保证了所有线程对flag的读写操作具有顺序性，从而避免了指令重排序带来的问题。

结论：
通过本文的介绍，我们了解了Java底层技术之内存模型与指令重排序的概念和原理，并给出了具体的代码示例。在多线程编程中，了解这些概念和原理对于编写高效且正确的程序非常重要。同时，我们也学会了如何使用volatile

meruap: Pembolehubah kongsi yang diubah suai melarang penyusunan semula, memastikan operasi baca dan tulis pembolehubah adalah berurutan. #🎜🎜##🎜🎜#disegerakkan: Untuk blok kod berkunci, arahan di dalamnya tidak akan disusun semula dengan arahan di luar kod kunci. #🎜🎜##🎜🎜#akhir: Setelah pembolehubah yang diubah suai dimulakan, ia tidak dibenarkan untuk diubah suai lagi. #🎜🎜##🎜🎜##🎜🎜#Contoh kod: #🎜🎜#rrreee#🎜🎜#Dalam contoh di atas, kami menggunakan kata kunci volatile untuk melumpuhkan flag code > menyusun semula. Dalam urutan utama, kami memulakan dua sub-benang, yang pertama menetapkan <code>x kepada 1 dan flag kepada true . Dalam sub-utas kedua, flag ditandakan Jika ia true, y diberikan nilai x. Disebabkan oleh penggunaan kata kunci <code>volatile, kami memastikan semua operasi baca dan tulis rangkaian pada flag adalah berurutan, sekali gus mengelakkan masalah yang disebabkan oleh penyusunan semula arahan. #🎜🎜##🎜🎜#Kesimpulan: #🎜🎜#Melalui pengenalan artikel ini, kami telah memahami konsep dan prinsip model memori dan penyusunan semula arahan teknologi asas Java, dan memberikan contoh kod khusus. Dalam pengaturcaraan berbilang benang, memahami konsep dan prinsip ini adalah sangat penting untuk menulis atur cara yang cekap dan betul. Pada masa yang sama, kami juga mempelajari cara menggunakan kata kunci volatile untuk melaksanakan komunikasi antara berbilang urutan dan melarang penyusunan semula arahan. #🎜🎜#

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk melaksanakan model memori dan penyusunan semula arahan teknologi asas Java. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!