Java内存模型的主内存与工作内存交互分析

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一、前言

1、变量

Java内存模型的主要目标是定义程序中各个变量（非局部变量与方法参数）的访问规则 ，即在虚拟机中将变量存储到内存和从内存中取出变量这样的底层细节。

此处的变量与Java编程中所说的变量有所区别，它包括了实例字段、静态字段和构成数组对象的元素，但不包括局部变量与方法参数，因为这些是线程私有的，不会被共享，自然就不存在竞争问题。为了获得较好的执行效能，Java内存模型并没有限制执行引擎使用处理器的特定寄存器或者缓存来和主内存进行交互，也没有限制即使编译器进行调整代码执行顺序这类优化措施。

2、讨论层次

本文说的主内存、工作内存与Java内存区域中的Java堆、栈、方法区等并不是同一个层次的内存划分，这两者基本没有关系；

如果一定要勉强对应起来，那从变量、主内存、工作内存的定义来看，主内存主要对应Java堆中的对象实例数据那部分，而工作内存则对应于虚拟机栈中的部分区域。

从更低层次上说，主内存就直接对应于物理硬件的内存，而为了获取更好的运行速度，虚拟机可能会让工作内存优先存储于寄存器和高速缓存中，因为程序运行时主要访问读写的是工作内存。

二、强制规范

1、Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中；

2、每条线程还有自己的工作内存，线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量的值的传递均需要通过主内存来完成。

三、内存间交互操作

关于主内存与工作内存之间具体的交互协议，即一个变量如何从主内存拷贝到工作内存、如何从工作内存同步回主内存之类的实现细节，Java内存模型中定义了以下8种操作来完成，虚拟机实现时必须保证下面提及的每一种操作都是原子的、不可再分的。

lock(锁定)：作用于主内存变量，它把一个变量标识为一条线程独占的状态

unlock(解锁)：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其它线程锁定

read(读取)：作用于主内存的变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用

load(载入)：作用于工作内存的变量，它把read操作从主内存中得到的变量值放入工作内存的变量副本中

use(使用)：作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传递给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值的字节码指令时将会执行这个操作

assign(赋值)：作用于工作内存的变量，它把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存的变量，每当虚拟机遇到一个给变量赋值的字节码指令时执行这个操作

store(存储)：作用于工作内存的变量，它把工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便随后的write操作使用

write(写入)：作用于主内存的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中

如果要把一个变量从主内存复制到工作内存，那就要顺序地执行read和load操作;如果要把变量从工作内存同步回主内存，就要顺序地执行store和write操作。需要注意的是Java内存模型只要求上述两个操作必须按顺序执行，并没有保证是连续执行，也就是说read和load之间、store和write之间是可插入其他指令的。

到此，相信大家对“Java内存模型的主内存与工作内存交互分析”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！