So implementieren Sie das Speichermodell und die Befehlsneuordnung der zugrunde liegenden Java-Technologie

So implementieren Sie das Speichermodell und die Neuordnung von Anweisungen in der zugrunde liegenden Java-Technologie.

Übersicht:
In der zugrunde liegenden Java-Technologie sind Speichermodell und Neuordnung von Anweisungen zwei wichtige Konzepte. Das Speichermodell steuert, wie auf gemeinsam genutzte Variablen zugegriffen wird, während die Neuordnung von Anweisungen die Reihenfolge beeinflusst, in der Anweisungen im Programm ausgeführt werden. In diesem Artikel werden die Grundprinzipien des Java-Speichermodells und der Befehlsneuordnung vorgestellt und spezifische Codebeispiele gegeben.

1. Speichermodell:
   Java Memory Model (JMM) definiert die Verhaltensregeln, wenn mehrere Threads gleichzeitig auf gemeinsam genutzte Daten zugreifen. Durch die Verwendung eines Speichermodells können wir die Sichtbarkeit, Atomizität und Reihenfolge der Daten über mehrere Threads hinweg gewährleisten.

Die Hauptkonzepte im Java-Speichermodell sind:

• Hauptspeicher: ein von allen Threads gemeinsam genutzter Speicherbereich, in dem die Werte gemeinsam genutzter Variablen gespeichert werden.
• Arbeitsspeicher: Ein exklusiver Speicherbereich für jeden Thread, der eine Kopie gemeinsam genutzter Variablen speichert.

Die Regeln des Java-Speichermodells lauten wie folgt:

• Alle Operationen an gemeinsam genutzten Variablen durch Threads müssen im Arbeitsspeicher und nicht direkt im Hauptspeicher ausgeführt werden.
• Threads können nicht direkt auf den Arbeitsspeicher des anderen zugreifen und die Kommunikation zwischen Threads muss über den Hauptspeicher erfolgen.

Codebeispiel:

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();
    }
}

Im obigen Beispiel implementieren wir die Kommunikation zwischen Threads über eine gemeinsam genutzte Variable flag, die durch den Modifikator volatile modifiziert wird. Unter anderem prüft der erste Thread kontinuierlich, ob flag true ist, und wenn es true ist, gibt er die entsprechenden Informationen aus, während der zweite Thread; vergeht 1 Sekunde Nach dem Warten setzen Sie flag auf true. Durch die Verwendung des Schlüsselworts volatile stellen wir die Sichtbarkeit von flag sicher, d. h. Thread 1 kann die Änderung von flag durch Thread 2 rechtzeitig sehen . 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。

2. 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();
    }
}

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

Befehlsneuordnung: 🎜Befehlsneuordnung ist eine Optimierungstechnik, bei der der Compiler oder Prozessor die Befehlssequenz neu ordnet, um die Programmleistung zu verbessern. In einer Single-Thread-Umgebung hat die Neuordnung von Anweisungen keinen Einfluss auf die Ausführungsergebnisse des Programms. In einer Multithread-Umgebung kann sich jedoch die Ausführungsreihenfolge von Anweisungen aufgrund der Neuordnung der Anweisungen ändern und somit die Korrektheit des Programms beeinträchtigen. 🎜🎜🎜Die Neuordnung von Anweisungen in Java wird hauptsächlich in die folgenden drei Typen unterteilt: 🎜🎜🎜Compiler-Neuordnung: Die Anweisungen werden vom Compiler während der Kompilierungsphase neu geordnet. 🎜🎜Prozessor-Neuordnung: Der Prozessor ordnet Anweisungen während der Ausführungsphase neu. 🎜🎜Speicherneuordnung: Lese-/Schreibvorgänge werden vom Speichersystem neu geordnet. 🎜🎜🎜Um Probleme zu vermeiden, die durch die Neuordnung von Anweisungen verursacht werden, stellt Java einige Schlüsselwörter bereit, um die Neuordnung von Anweisungen zu verbieten oder einzuschränken: 🎜🎜🎜volatile: Modifizierte gemeinsam genutzte Variablen verhindern eine Neuordnung und gewährleisten so die Stabilität der gelesenen und gelesenen Variablen Schreibvorgänge sind sequentiell. 🎜🎜synchronisiert: Bei gesperrten Codeblöcken wird garantiert, dass die darin enthaltenen Anweisungen nicht mit Anweisungen außerhalb des Sperrcodes neu angeordnet werden. 🎜🎜final: Sobald die geänderte Variable initialisiert wurde, darf sie nicht erneut geändert werden. 🎜🎜🎜Codebeispiel: 🎜rrreee🎜Im obigen Beispiel verwenden wir das Schlüsselwort volatile, um die Neuordnung von flag zu deaktivieren. Im Hauptthread starten wir zwei Unterthreads, von denen der erste x auf 1 und flag auf true setzt. Im zweiten Unterthread wird flag überprüft. Wenn es true ist, wird y der Wert von x zugewiesen >. Durch die Verwendung des Schlüsselworts volatile stellen wir sicher, dass die Lese- und Schreibvorgänge aller Threads auf flag sequentiell sind, und vermeiden so Probleme durch die Neuordnung von Anweisungen. 🎜🎜Fazit: 🎜Durch die Einleitung dieses Artikels haben wir die Konzepte und Prinzipien des Speichermodells und der Befehlsneuordnung der zugrunde liegenden Java-Technologie verstanden und spezifische Codebeispiele gegeben. Bei der Multithread-Programmierung ist das Verständnis dieser Konzepte und Prinzipien sehr wichtig, um effiziente und korrekte Programme zu schreiben. Gleichzeitig haben wir auch gelernt, wie man das Schlüsselwort volatile verwendet, um die Kommunikation zwischen mehreren Threads zu implementieren und die Neuordnung von Anweisungen zu verhindern. 🎜

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo implementieren Sie das Speichermodell und die Befehlsneuordnung der zugrunde liegenden Java-Technologie. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!