Java 記憶體模型與並發程式設計：揭示多線程程式設計背後的奧秘

由於Java記憶體模型的存在，多執行緒程式設計在Java中變得更加複雜和具有挑戰性。 php小編香蕉為您帶來了關於Java記憶體模型與並發程式設計的深度探討，揭示多執行緒程式設計背後的奧秘。在這篇文章中，我們將探討Java記憶體模型的基本概念，了解多執行緒程式設計中的重要原則，並分享一些實用的技巧，幫助您更好地理解和應用並發程式設計。

happens-before關係定義了兩個事件之間的因果關係，如果事件A happens-before 事件B，那麼事件B對共享變數的修改對事件A是可見的。 happens-before關係主要有以下幾種情況：

1. 程式順序規則：在一個執行緒中，後面的語句對共享變數的修改對前面的語句是可見的。
2. 管道規則：如果一個執行緒透過管道（如管道或佇列）向另一個執行緒發送訊息，那麼該訊息對接收執行緒是可見的。
3. 鎖定規則：如果一個執行緒取得了鎖，那麼對共享變數的修改對其他執行緒是可見的。
4. volatile 變數規則：如果一個變數被宣告為 volatile，那麼對該變數的修改對所有執行緒都是可見的。
5. final 變數規則：如果一個變數被宣告為 final，那麼對該變數的修改對所有執行緒都是可見的。

除了 happens-before 關係之外，JMM 還定義了變數的可見度和原子性：

1. 可見性：可見性是指一個執行緒對共享變數的修改對其他執行緒是可見的。 JMM 透過 happens-before 關係來保證變數的可見性。
2. 原子性：原子性是指一個操作要麼完全執行，要麼完全不執行。 JMM 透過鎖定和 volatile 變數來保證變數的原子性。

理解 JMM 的工作原理對於理解和解決並發程式設計中的問題至關重要。透過理解 happens-before 關係，變數的可見性和原子性，可以避免在多執行緒程式中出現資料不一致和死鎖等問題。

以下是幾個示範 JMM 工作原理的程式碼範例：

public class VisibilityDemo {

private static boolean visible = false;

public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (!visible) {
// 等待可见性
}
System.out.println("可见性示例：可见");
}).start();

new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
visible = true;
}).start();
}
}

在這個範例中，兩個執行緒並發運行。第一個執行緒等待變數 visible 變成 true，而第二個執行緒在 1 秒後將 visible 設為 true。當第一個執行緒偵測到 visible 為 true 時，它會輸出"可見性範例：可見"。

public class AtomicityDemo {

private static int count = 0;

public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(() -> {
synchronized (AtomicityDemo.class) {
count++;
}
}).start();
}

try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println("原子性示例：count = " + count);
}
}

在這個範例中，一千個執行緒並發運行，每個執行緒都對變數 count 進行自增操作。由於 count 是一個共享變量，對它的修改不是原子的，所以最終輸出的 count 可能小於或大於 1000。

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