内存间的交互操作有哪些?需要满足什么规则?

关于主内存与工作内存之间的具体的交互协议,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主内存之类的实现细节,Java内存模型中定义一下八种操作来完成:

  1. lock(锁定):作用于主内存的变量。它把一个变量标志为一个线程独占的状态;

  2. unlock(解锁):作用于主内存的变量,它把处于锁定状态的变量释放出来,释放后的变量才可以被其他线程锁定;

  3. 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;

  4. 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变量值放入工作内存的变量的副本中;

  5. 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;

  6. 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值给工作内存的变量,每当虚拟机遇到需要给一个变量赋值的字节码时执行这个操作;

  7. store(存储):作用于工作内存的变量。它把一个工作内存中一个变量的值传递到主内存中,以便随后的write操作使用;

  8. 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工作内存复制到工作内存,那就要按顺序执行 read 和 load 操作,如果要把变量从工作内存同步回主内存,就要按顺序执行 store 和 write 操作。

上诉 8 种基本操作必须满足的规则:

  1. 不允许 read 和 load、store 和 write 操作之一单独出现;

  2. 不允许一个线程丢弃它的最近的 assign 操作,即变量在工作内存中改变之后必须把该变化同步回主内存;

  3. 不允许一个线程无原因地(没有发生过任何 assign 操作)把数据从线程的工作内存同步回主内存中;

  4. 一个新的变量只能在主内存中“诞生”,不允许在工作内存中直接使用一个未被初始化(load 或 assign)的变量,换句话说就是对一个变量实施 use 和 store 操作之前,必须执行过了 assign 和 load 操作;

  5. 一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作,但 lock 操作可以被同一线程重复执行多次,多次执行 lock 后,只有执行相同次数的 unlock,变量才会被解锁;

  6. 如果对一个变量执行 lock 操作,将会清空工作内存中此变量的值,在执行引擎使用这个变量前,需要重新执行 load 或 assign 操作初始化变量的值;

  7. 如果一个变量事先没有被 lock 操作锁定,则不允许对它执行 unlock 操作,也不允许去 unlock 一个被其他线程锁定主的变量;

  8. 对一个变量执行 unlock 操作之前,必须先把此变量同步回主内存中(执行 store 和 write 操作)。

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