Java并发面试题, 什么是 Java 内存模型JMM?

Step 1

Q:: 什么是 Java 内存模型（JMM）？

A:: Java 内存模型（Java Memory Model, JMM）定义了在多线程环境中，Java 虚拟机如何同步线程对内存的访问。它规定了变量的读取和写入操作如何在主内存和各线程的工作内存（缓存）之间传递。JMM 通过控制内存可见性和指令重排序来保证线程安全。

Step 2

Q:: Java 内存模型是如何保证可见性、原子性和有序性的？

A:: Java 内存模型通过以下机制保证： 1. 可见性：使用 volatile 关键字、锁（synchronized 关键字）和 final 关键字。 2. 原子性：对于基本类型的读写操作是原子的，使用锁和原子类（如 AtomicInteger）可以保证更复杂的原子操作。 3. 有序性：JMM 通过 happens-before 关系来约束指令的执行顺序，例如，监视器锁的释放和获取、volatile 变量的写入和读取等。

Step 3

Q:: 什么是 volatile 关键字？它的作用是什么？

A:: volatile 关键字用于修饰变量，确保变量的修改对所有线程立即可见。它还禁止指令重排序优化，从而保证了有序性。volatile 变量适用于一些简单的状态标志或轻量级的读写操作，但不能代替锁。

Step 4

Q:: 什么是指令重排序？

A:: 指令重排序是编译器和处理器为了提高性能，对指令执行顺序进行调整的行为。JMM 通过定义 happens-before 关系来约束这种重排序，以保证多线程程序的正确性。例如，volatile 变量的写入和读取、synchronized 代码块内的操作等都会建立 happens-before 关系。

Step 5

Q:: Java 如何使用 synchronized 关键字实现线程安全？

A:: synchronized 关键字用于修饰方法或代码块，确保在同一时刻只有一个线程可以执行该代码。它通过内置的监视器锁来实现互斥访问，从而保证了线程的安全性。此外，synchronized 也建立了 happens-before 关系，确保了可见性和有序性。