Java 並發程式設計中的記憶體一致性模型是什麼？

Java 的記憶體一致性模型（MCM）使用 "先行發生原則" 確保多執行緒程式中對共享記憶體的一致存取。先行發生原則定義了操作之間的順序關係，包括程式順序、鎖定、volatile 變數、final 變數和傳遞性。在實戰中，同步方法可確保對共享記憶體的寫入操作對其他執行緒可見，但不能保證原子性。

Java 並發程式設計中的記憶體一致性模型

定義

內存一致性模型（MCM）定義了多執行緒程式中對共享記憶體的存取方式，以確保所有執行緒看到記憶體中的一致狀態。

Java 的MCM

Java 使用一種稱為"先行發生原則（happens-before）" 的MCM，該原則規定了執行緒之間的記憶體操作的相對順序。先行發生原則定義了以下幾種先行發生關係：

• 程式順序：一個執行緒中依程式順序執行的操作具有先行發生關係。
• 鎖定：取得鎖的操作與後續解鎖操作具有先行發生關係。
• volatile 變數：對 volatile 變數的寫入操作與後續對 volatile 變數的讀取操作具有先行發生關係。
• final 變數：對 final 變數的初始化與後續對 final 變數的讀取操作有先行發生關係。
• 傳遞性：如果 A 先行發生於 B，B 先行發生於 C，則 A 先行發生於 C。

實戰案例

考慮以下程式碼片段：

int x = 0;

public synchronized void incrementX() {
    x++;
}

public int getX() {
    return x;
}

在這個範例中，對x 欄位的寫操作發生在同步方法incrementX() 中。這意味著對x 欄位的讀取操作（在getX() 方法中執行）將總是看到x 的最新值，因為同步保證了任何其他執行緒無法同時執行incrementX() 方法。

重要注意事項

• 可見性：precedence-happens-before 確保一個執行緒對共享記憶體的修改將對其他線程可見。
• 原子性：precedence-happens-before 無法保證對共享記憶體的操作是原子的。如果需要原子操作，應使用 synchronized 或 atomic 變數等機制。

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