java线程模型由什么构成，java多线程的内存模型

大家好,今天小编来为大家解答以下的问题，关于java线程模型由什么构成，java多线程的内存模型这个很多人还不知道，现在让我们一起来看看吧！

关于java

Java是由Sun Microsystems公司于1995年5月推出的Java程序设计语言（以下简称Java语言）和Java平台的总称。用Java实现的HotJava浏览器（支持Java applet）显示了Java的魅力：跨平台、动态的Web、Internet计算。从此，Java被广泛接受并推动了Web的迅速发展，常用的浏览器现在均支持Java applet。另一方面，Java技术也不断更新。

Java平台由Java虚拟机（Java Virtual Machine）和Java应用编程接口（Application Programming Interface、简称API）构成。Java应用编程接口为Java应用提供了一个独立于操作系统的标准接口，可分为基本部分和扩展部分。在硬件或操作系统平台上安装一个Java平台之后，Java应用程序就可运行。现在Java平台已经嵌入了几乎所有的操作系统。这样Java程序可以只编译一次，就可以在各种系统中运行。Java应用编程接口已经从1.1x版发展到1.2版。目前常用的Java平台基于Java1.4，最近版本为Java1.7。

Java分为三个体系JavaSE(Java2 Platform Standard Edition，java平台标准版)，JavaEE(Java 2 Platform,Enterprise Edition，java平台企业版)，JavaME(Java 2 Platform Micro Edition，java平台微型版)。

2009年04月20日，oracle（甲骨文)宣布收购sun。

[编辑本段]JAVA-名字起源

一天，几位Java成员组的会员正在讨论给这个新的语言取什么名字，当时他们正在咖啡馆喝着Java(爪哇)咖啡，有一个人灵机一动说就叫Java怎样，这个提议得到了其他人的赞同，于是，Java这个名字就这样传开了。原来看SUN的JAVA标识没去多想，现在看看，这不就是一杯正冒着热气的咖啡吗？

[编辑本段]Java语言特点

Java是一种简单的，面向对象的，分布式的，解释型的，健壮安全的，结构中立的，可移植的，性能优异、多线程的动态语言。

当1995年SUN推出Java语言之后，全世界的目光都被这个神奇的语言所吸引。那么Java到底有何神奇之处呢？

Java语言其实最早诞生于1991年，起初被称为OAK语言，是SUN公司为一些消费性电子产品而设计的一个通用环境。他们最初的目的只是为了开发一种独立于平台的软件技术，而且在网络出现之前，OAK可以说是默默无闻，甚至差点夭折。但是，网络的出现改变了OAK的命运。

在Java出现以前，Internet上的信息内容都是一些乏味死板的HTML文档。这对于那些迷恋于WEB浏览的人们来说简直不可容忍。他们迫切希望能在WEB中看到一些交互式的内容，开发人员也极希望能够在WEB上创建一类无需考虑软硬件平台就可以执行的应用程序，当然这些程序还要有极大的安全保障。对于用户的这种要求，传统的编程语言显得无能为力。SUN的工程师敏锐地察觉到了这一点，从1994年起，他们开始将OAK技术应用于WEB上，并且开发出了HotJava的第一个版本。当SUN公司1995年正式以Java这个名字推出的时候，几乎所有的WEB开发人员都心生感叹：噢，这正是我想要的！于是Java成了一颗耀眼的明星，丑小鸭一下了变成了白天鹅。

[编辑本段]Java主要特性

1、Java语言是简单的。Java语言的语法与C语言和C++语言很接近，使得大多数程序员很容易学习和使用Java。另一方面，Java丢弃了C++中很少使用的、很难理解的、令人迷惑的那些特性，如操作符重载、多继承、自动的强制类型转换。特别地，Java语言不使用指针，并提供了自动的废料收集，使得程序员不必为内存管理而担忧。

2、Java语言是一个面向对象的。Java语言提供类、接口和继承等原语，为了简单起见，只支持类之间的单继承，但支持接口之间的多继承，并支持类与接口之间的实现机制（关键字为implements）。Java语言全面支持动态绑定，而C++语言只对虚函数使用动态绑定。总之，Java语言是一个纯的面向对象程序设计语言。

3、Java语言是分布式的。Java语言支持Internet应用的开发，在基本的Java应用编程接口中有一个网络应用编程接口（java.net），它提供了用于网络应用编程的类库，包括URL、URLConnection、Socket、 ServerSocket等。Java的RMI(远程方法激活)机制也是开发分布式应用的重要手段。

4、Java语言是健壮的。Java的强类型机制、异常处理、废料的自动收集等是Java程序健壮性的重要保证。对指针的丢弃是Java的明智选择。Java的安全检查机制使得Java更具健壮性。

5、Java语言是安全的。Java通常被用在网络环境中，为此，Java提供了一个安全机制以防恶意代码的攻击。除了Java语言具有的许多安全特性以外，Java对通过网络下载的类具有一个安全防范机制（类ClassLoader），如分配不同的名字空间以防替代本地的同名类、字节代码检查，并提供安全管理机制（类SecurityManager）让Java应用设置安全哨兵。

6、Java语言是体系结构中立的。Java程序（后缀为java的文件）在Java平台上被编译为体系结构中立的字节码格式（后缀为class的文件）,然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。这种途径适合于异构的网络环境和软件的分发。

7、Java语言是可移植的。这种可移植性来源于体系结构中立性，另外，Java还严格规定了各个基本数据类型的长度。Java系统本身也具有很强的可移植性，Java编译器是用Java实现的，Java的运行环境是用ANSI C实现的。

8、Java语言是解释型的。如前所述，Java程序在Java平台上被编译为字节码格式，然后可以在实现这个Java平台的任何系统中运行。在运行时，Java平台中的Java解释器对这些字节码进行解释执行，执行过程中需要的类在联接阶段被载入到运行环境中。

9、Java是高性能的。与那些解释型的高级脚本语言相比，Java的确是高性能的。事实上，Java的运行速度随着JIT(Just-In-Time)编译器技术的发展越来越接近于C++。

10、Java语言是多线程的。在Java语言中，线程是一种特殊的对象，它必须由Thread类或其子（孙）类来创建。通常有两种方法来创建线程：其一，使用型构为Thread(Runnable)的构造子将一个实现了Runnable接口的对象包装成一个线程，其二，从Thread类派生出子类并重写run方法，使用该子类创建的对象即为线程。值得注意的是Thread类已经实现了Runnable接口，因此，任何一个线程均有它的run方法，而run方法中包含了线程所要运行的代码。线程的活动由一组方法来控制。 Java语言支持多个线程的同时执行，并提供多线程之间的同步机制（关键字为synchronized）。

11、Java语言是动态的。Java语言的设计目标之一是适应于动态变化的环境。Java程序需要的类能够动态地被载入到运行环境，也可以通过网络来载入所需要的类。这也有利于软件的升级。另外，Java中的类有一个运行时刻的表示，能进行运行时刻的类型检查。

Java语言的优良特性使得Java应用具有无比的健壮性和可靠性，这也减少了应用系统的维护费用。Java对对象技术的全面支持和Java平台内嵌的API能缩短应用系统的开发时间并降低成本。Java的编译一次，到处可运行的特性使得它能够提供一个随处可用的开放结构和在多平台之间传递信息的低成本方式。特别是Java企业应用编程接口（Java Enterprise APIs）为企业计算及电子商务应用系统提供了有关技术和丰富的类库。

[编辑本段]Java相关技术

1、JDBC（Java Database Connectivity）提供连接各种关系数据库的统一接口,可以为多种关系数据库提供统一访问，它由一组用Java语言编写的类和接口组成。JDBC为工具/数据库开发人员提供了一个标准的API，据此可以构建更高级的工具和接口，使数据库开发人员能够用纯 Java API编写数据库应用程序，同时，JDBC也是个商标名。

2、EJB(Enterprise JavaBeans)使得开发者方便地创建、部署和管理跨平台的基于组件的企业应用。

3、Java RMI(Java Remote Method Invocation)用来开发分布式Java应用程序。一个Java对象的方法能被远程Java虚拟机调用。这样，远程方法激活可以发生在对等的两端，也可以发生在客户端和服务器之间，只要双方的应用程序都是用Java写的。

4、Java IDL(Java Interface Definition Language)提供与CORBA(Common Object Request Broker Architecture)的无缝的互操作性。这使得Java能集成异构的商务信息资源。

5、JNDI(Java Naming and Directory Interface)提供从Java平台到的统一的无缝的连接。这个接口屏蔽了企业网络所使用的各种命名和目录服务。

6、JMAPI（Java Management API）为异构网络上系统、网络和服务管理的开发提供一整套丰富的对象和方法。

7、JMS(Java Message Service)提供企业消息服务，如可靠的消息队列、发布和订阅通信、以及有关推拉（Push/Pull）技术的各个方面。

8、JTS(Java transaction Service)提供存取事务处理资源的开放标准，这些事务处理资源包括事务处理应用程序、事务处理管理及监控。

在Java技术中，值得关注的还有JavaBeans，它是一个开放的标准的组件体系结构，它独立于平台，但使用Java语言。一个JavaBean是一个满足JavaBeans规范的Java类，通常定义了一个现实世界的事物或概念。一个JavaBean的主要特征包括属性、方法和事件。通常，在一个支持JavaBeans规范的开发环境（如Sun Java Studio和IBM VisualAge for Java）中，可以可视地操作JavaBean，也可以使用JavaBean构造出新的JavaBean。JavaBean的优势还在于Java带来的可移植性。现在，EJB(Enterprise JavaBeans)将JavaBean概念扩展到Java服务端组件体系结构，这个模型支持多层的分布式对象应用。除了JavaBeans，典型的组件体系结构还有DCOM和CORBA，关于这些组件体系结构的深入讨论超出了本书的范围。

java-参见

计算机科学课程列表

JNI(Java Native Interface)Java本地接口。

[编辑本段]Java开源项目

Spring Framework【Java开源 J2EE框架】

Spring是一个解决了许多在J2EE开发中常见的问题的强大框架。 Spring提供了管理业务对象的一致方法并且鼓励了注入对接口编程而不是对类编程的良好习惯。Spring的架构基础是基于使用JavaBean属性的 Inversion of Control容器。然而，这仅仅是完整图景中的一部分：Spring在使用IoC容器作为构建完关注所有架构层的完整解决方案方面是独一无二的。 Spring提供了唯一的数据访问抽象，包括简单和有效率的JDBC框架，极大的改进了效率并且减少了可能的错误。Spring的数据访问架构还集成了 Hibernate和其他O/R mapping解决方案。Spring还提供了唯一的事务管理抽象，它能够在各种底层事务管理技术，例如JTA或者JDBC事务提供一个一致的编程模型。 Spring提供了一个用标准Java语言编写的AOP框架，它给POJOs提供了声明式的事务管理和其他企业事务--如果你需要--还能实现你自己的 aspects。这个框架足够强大，使得应用程序能够抛开EJB的复杂性，同时享受着和传统EJB相关的关键服务。Spring还提供了可以和IoC容器集成的强大而灵活的MVC Web框架。【SpringIDE：Eclipse平台下一个辅助开发插件】.

WebWork【Java开源 Web框架】

WebWork是由OpenSymphony组织开发的，致力于组件化和代码重用的拉出式MVC模式J2EE Web框架。WebWork目前最新版本是2.1，现在的WebWork2.x前身是Rickard Oberg开发的WebWork，但现在WebWork已经被拆分成了Xwork1和WebWork2两个项目。 Xwork简洁、灵活功能强大，它是一个标准的Command模式实现，并且完全从web层脱离出来。 Xwork提供了很多核心功能：前端拦截机（interceptor），运行时表单属性验证，类型转换，强大的表达式语言（OGNL– the Object Graph Notation Language），IoC（Inversion of Control倒置控制）容器等。 WebWork2建立在Xwork之上，处理HTTP的响应和请求。WebWork2使用ServletDispatcher将HTTP请求的变成 Action(业务层Action类), session（会话）application（应用程序）范围的映射，request请求参数映射。WebWork2支持多视图表示，视图部分可以使用 JSP, Velocity, FreeMarker, JasperReports，XML等。在WebWork2.2中添加了对AJAX的支持，这支持是构建在DWR与Dojo这两个框架的基础之上.【EclipseWork：用于WebWork辅助开发的一个Eclipse插件】

Struts【Java开源 Web框架】

Struts是一个基于Sun J2EE平台的MVC框架，主要是采用Servlet和JSP技术来实现的。由于Struts能充分满足应用开发的需求，简单易用，敏捷迅速，在过去的一年中颇受关注。Struts把Servlet、JSP、自定义标签和信息资源(message resources)整合到一个统一的框架中，开发人员利用其进行开发时不用再自己编码实现全套MVC模式，极大的节省了时间，所以说Struts是一个非常不错的应用框架。【StrutsIDE：用于Struts辅助开发的一个Eclipse插件】

Hibernate【Java开源持久层框架】

Hibernate是一个开放源代码的对象关系映射框架，它对JDBC进行了非常轻量级的对象封装，使得Java程序员可以随心所欲的使用对象编程思维来操纵数据库。 Hibernate可以应用在任何使用JDBC的场合，既可以在Java的客户端程序实用，也可以在Servlet/JSP的Web应用中使用，最具革命意义的是，Hibernate可以在应用EJB的J2EE架构中取代CMP，完成数据持久化的重任。Eclipse平台下的Hibernate辅助开发工具:【Hibernate Synchronizer】【MiddlegenIDE】

Quartz【Java开源 Job调度】

Quartz是OpenSymphony开源组织在Job scheduling领域又一个开源项目,它可以与J2EE与J2SE应用程序相结合也可以单独使用。Quartz可以用来创建简单或为运行十个，百个，甚至是好几万个Jobs这样复杂的日程序表。Jobs可以做成标准的Java组件或 EJBs。Quartz的最新版本为Quartz 1.5.0。

Velocity【Java开源模板引擎】

Velocity是一个基于java的模板引擎（template engine）。它允许任何人仅仅简单的使用模板语言（template language）来引用由java代码定义的对象。当Velocity应用于web开发时，界面设计人员可以和java程序开发人员同步开发一个遵循MVC架构的web站点，也就是说，页面设计人员可以只关注页面的显示效果，而由java程序开发人员关注业务逻辑编码。Velocity将java代码从web页面中分离出来，这样为web站点的长期维护提供了便利，同时也为我们在JSP和PHP之外又提供了一种可选的方案。 Velocity的能力远不止web站点开发这个领域，例如，它可以从模板（template）产生SQL和PostScript、XML，它也可以被当作一个独立工具来产生源代码和报告，或者作为其他系统的集成组件使用。Velocity也可以为Turbine web开发架构提供模板服务（template service）。Velocity+Turbine提供一个模板服务的方式允许一个web应用以一个真正的MVC模型进行开发。【VeloEclipse：Velocity在Eclipse平台下的一个辅助开发插件】

IBATIS【Java开源持久层框架】

使用ibatis提供的ORM机制，对业务逻辑实现人员而言，面对的是纯粹的Java对象，这一层与通过Hibernate实现ORM而言基本一致，而对于具体的数据操作，Hibernate会自动生成SQL语句，而ibatis则要求开发者编写具体的SQL语句。相对Hibernate等“全自动”ORM机制而言，ibatis以SQL开发的工作量和数据库移植性上的让步，为系统设计提供了更大的自由空间。作为“全自动”ORM实现的一种有益补充，ibatis的出现显得别具意义。

Compiere ERP&CRM【Java开源ERP与CRM系统】

Compiere ERP&CRM为全球范围内的中小型企业提供综合型解决方案，覆盖从客户管理、供应链到财务管理的全部领域，支持多组织、多币种、多会计模式、多成本计算、多语种、多税制等国际化特性。易于安装、易于实施、易于使用。只需要短短几个小时，您就可以使用申购-采购-发票-付款、报价-订单-发票-收款、产品与定价、资产管理、客户关系、供应商关系、员工关系、经营业绩分析等强大功能了。

Roller Weblogger【Java开源 Blog博客】

这个weblogging设计得比较精巧，源代码是很好的学习资料。它支持weblogging应有的特性如：评论功能，所见即所得HTML编辑，TrackBack，提供页面模板，RSS syndication，blogroll管理和提供一个XML-RPC接口。

Eclipse【Java开源开发工具】

Eclipse平台是IBM向开放源码社区捐赠的开发框架，它之所以出名并不是因为IBM宣称投入开发的资金总数—4千万美元，而是因为如此巨大的投入所带来的成果：一个成熟的、精心设计的以及可扩展的体系结构。

NetBeans【Java开源开发工具】

NetBeans IDE是一个为软件开发者提供的自由、开源的集成开发环境。您可以从中获得您所需要的所有工具，用 Java、C/C++甚至是 Ruby来创建专业的桌面应用程序、企业应用程序、web和移动应用程序。此 IDE可以在多种平台上运行，包括 Windows、Linux、Mac OS X以及 Solaris；它易于安装且非常方便使用。

XPlanner【Java开源项目管理】

XPlanner一个基于Web的XP团队计划和跟踪工具。XP独特的开发概念如iteration、user stories等，XPlanner都提供了相对应的的管理工具，XPlanner支持XP开发流程，并解决利用XP思想来开发项目所碰到的问题。 XPlanner特点包括：简单的模型规划，虚拟笔记卡(Virtual note cards),iterations、user stories与工作记录的追踪，未完成stories将自动迭代，工作时间追踪，生成团队效率，个人工时报表，SOAP界面支持。

HSQLDB【Java开源 DBMS数据库】

HSQLDB(Hypersonic SQL)是纯Java开发的关系型数据库,并提供JDBC驱动存取数据。支持ANSI-92标准 SQL语法。而且他占的空间很小。大约只有160K,拥有快速的数据库引擎。

Liferay【Java开源 Portal门户】

代表了完整的J2EE应用，使用了Web、EJB以及JMS等技术，特别是其前台界面部分使用Struts框架技术，基于XML的portlet配置文件可以自由地动态扩展，使用了Web Services来支持一些远程信息的获取，使用 Apahce Lucene实现全文检索功能。

JetSpeed【Java开源 Portal门户】

Jetspeed是一个开放源代码的企业信息门户(EIP)的实现，使用的技术是Java和XML。用户可以使用浏览器，支持WAP协议的手机或者其它的设备访问Jetspeed架设的信息门户获取信息。Jetspeed扮演着信息集中器的角色，它能够把信息集中起来并且很容易地提供给用户。

JOnAS【Java开源 J2EE服务器】

JOnAS是一个开放源代码的J2EE实现，在ObjectWeb协会中开发。整合了Tomcat或Jetty成为它的Web容器，以确保符合Servlet 2.3和JSP 1.2规范。JOnAS服务器依赖或实现以下的Java API：JCA、JDBC、JTA、JMS、JMX、JNDI、JAAS、JavaMail。

JFox3.0【Java开源 J2EE服务器】

JFox是 Open Source Java EE Application Server，致力于提供轻量级的Java EE应用服务器，从3.0开始，JFox提供了一个支持模块化的MVC框架，以简化EJB以及Web应用的开发!如果您正在寻找一个简单、轻量、高效、完善的Java EE开发平台，那么JFox正是您需要的。

[编辑本段]Java IDE

当今最流行的是Eclipse,Myeclipse,Jbuilder2008,Jdeveloper,Netbeans等。

[编辑本段]Java图书

Java编程思想（第4版）

作者：（美）埃克尔著，陈昊鹏译

Java编程思想(第4版)出版社：机械工业出版社

出版时间： 2007-6-1字数：版次： 1页数： 880印刷时间： 2007/06/01开本：印次：纸张：胶版纸 I S B N： 9787111213826包装：平装

作者简介

Bruce Eckel是MindView公司的总裁，该公司向客户提供软件咨询和培训。他是C++标准委员会拥有表决权的成员之一，拥有应用物理学学士和计算机工程硕士学位。除本书外，他还是《C++编程思想》的作者，并与人合著了《C++编程思想第2卷》（这两本书的英文影印版及中文版均已由机械工业出版社引进出版）及其他著作。他已经发表了150多篇论文，还经常参加世界各地的研讨会并进行演讲。

[编辑本段]Java版本历史

1995年5月23日，Java语言诞生

1996年1月，第一个JDK-JDK1.0诞生

1996年4月，10个最主要的操作系统供应商申明将在其产品中嵌入JAVA技术

1996年9月，约8.3万个网页应用了JAVA技术来制作

1997年2月18日，JDK1.1发布

1997年4月2日，JavaOne会议召开，参与者逾一万人，创当时全球同类会议规模之纪录

1997年9月，JavaDeveloperConnection社区成员超过十万

1998年2月，JDK1.1被下载超过2,000,000次

1998年12月8日，JAVA2企业平台J2EE发布

1999年6月，SUN公司发布Java的三个版本：标准版（J2SE）、企业版（J2EE）和微型版（J2ME）

2000年5月8日，JDK1.3发布

2000年5月29日，JDK1.4发布

2001年6月5日，NOKIA宣布，到2003年将出售1亿部支持Java的手机

2001年9月24日，J2EE1.3发布

2002年2月26日，J2SE1.4发布，自此Java的计算能力有了大幅提升

2004年9月30日18:00PM，J2SE1.5发布，成为Java语言发展史上的又一里程碑。为了表示该版本的重要性，J2SE1.5更名为Java SE 5.0

2005年6月，JavaOne大会召开，SUN公司公开Java SE 6。此时，Java的各种版本已经更名，以取消其中的数字“2”：J2EE更名为Java EE，J2SE更名为Java SE，J2ME更名为Java ME

2006年12月，SUN公司发布JRE6.0

目前JDK7.0已经在研发中，已经有测试版在可以下载使用

[编辑本段]Java与Internet

我们知道，早先的www仅可以传送文本和图片，Java的出现实现了互动的页面，是一次伟大的革命。

Java并不是为Internet、www而设计的，它也可以用来编写独立的应用程序。Java是一种面向对象语言，Java语言类似于C++语言，所以已熟练掌握C++语言的编程人员，再学习Java语言就容易得多！Java程序需要编译，它被放置在Internet服务器上，当用户访问服务器时，Java程序被下载到本地的用户机上，由浏览器解释运行。实际上有两种Java程序：一种Java应用程序是一个完整的程序，如Web浏览器。另一种Java小应用程序是运行于Web浏览器中的一个程序。

Java程序和它的浏览器HotJava，提供了可让你的浏览器运行程序的方法。你能从你的浏览器里直接播放声音，你还能播放页面里的动画，Java还能告诉你的浏览器怎样处理新的类型文件。当我们能在2400 baud线上传输视频图象时，HotJava将能显示这些视频。

[编辑本段]Java与电子商务

电子商务是当今的热门话题，然而传统的编程语言难以胜任电子商务系统，电子商务要求程序代码具有基本的要求：安全、可靠、同时要求能与运行于不同平台的机器的全世界客户开展业务。Java以其强安全性、平台无关性、硬件结构无关性、语言简洁同时面向对象，在网络编程语言中占据无可比拟的优势，成为实现电子商务系统的首选语言。

[编辑本段]Java的八大基本数据类型及其包装类

原始类型包装类原始类型所占的字节数

short Short 2个字节

int Integer 4个字节

long Long 8个字节

float Float 4个字节

double Double 8个字节

byte Byte 1个字节

char Character 2个字节

boolean Boolean这个试编译环境而定

[编辑本段]第一个JAVA程序HelloWorld

//文件名 HelloWorld.java

//声明一个类

public class HelloWorld{

//声明一个方法

public static void main(String[] args){//程序的入口

//输出

System.out.println("hello world!");

}

}

//例子

package Text;

public class Test(

public static void main(String[] args){

short d= 12;//短整型

System.out.println(d);//输出d

long c= 144L;//长整型，要加l

System.out.println(c);//输出c

int z= 15;//整型

System.out.println(z);//输出z

char e='我';//字符型"我"

System.out.println(e);//输出e

}

)

[编辑本段]Java新手入门很重要的几个基本概念

[1][2][3]final类：为防止他人从你的类上派生新类，此类是不可扩展的。

动态调用比静态调用花费的时间要长。

抽象类：规定一个或多个抽象方法的类本身必须定义为abstract。

例： public abstract string getDescripition

Java中的每一个类都是从Object类扩展而来的。

object类中的equal和toString方法。

equal用于测试一个对象是否同另一个对象相等。

toString返回一个代表该对象的字符串，几乎每一个类都会重载该方法，以便返回当前状态的正确表示。

（toString方法是一个很重要的方法）

通用编程：任何类类型的所有值都可以同object类性的变量来代替。

数组列表：ArrayList动态数组列表，是一个类库，定义在java.uitl包中，可自动调节数组的大小。

class类 object类中的getclass方法返回class类型的一个实例，程序启动时包含在main方法的类会被加载，虚拟机要加载他需要的所有类，每一个加载的类都要加载它需要的类。你要知道这个的确看起来的东西

java多线程的内存模型

硬件的内存模型

物理机并发处理的方案对于jvm的内存模型实现，也有很大的参考作用，毕竟jvm也是在硬件层上来做事情，底层架构也决定了上层的建筑建模方式。

计算机并发并非只是多个处理器都参与进来计算就可以了，会牵扯到一些列硬件的问题，最直接的就是要和内存做交互。但计算机的存储设备与处理器的预算速度相差太大，完全不能满足处理器的处理速度，怎么办，这就是后续加入的一层读写速度接近处理器运算速度的高速缓存来作为处理器和内存之间的缓冲。

高速缓存一边把使用的数据，从内存复制搬入，方便处理器快速运算，一边把运算后的数据，再同步到主内存中，如此处理器就无需等待了。

高速缓存虽然解决了处理器和内存的矛盾，但也为计算机带来了另一个问题：缓存一致性。特别是当多个处理器都涉及到同一块主内存区域的时候，将可能会导致各自的缓存数据不一致。

那么出现不一致情况的时候，以谁的为准？

为了解决这个问题，处理器和内存之间的读写的时候需要遵循一定的协议来操作，这类协议有：MSI、MESI、MOSI、Synapse、Firefly以及DragonProtocol等。这就是上图中处理器、高速缓存、以及内存之间的处理方式。

另外除了高速缓存之外，为了充分利用处理器，处理器还会把输入的指令码进行乱序执行优化，只要保证输出一致，输入的信息可以乱序执行重组，所以程序中的语句计算顺序和输入代码的顺序并非一致。

JVM内存模型

上面我们了解了硬件的内存模型，以此为借鉴，我们看看jvm的内存模型。

jvm定义的一套java内存模型为了能够跨平台达到一致的内存访问效果，从而屏蔽掉了各种硬件和操作系统的内存访问差异。这点和c和c++并不一样，C和C++会直接使用物理硬件和操作系统的内存模型来处理，所以在各个平台上会有差异，这一点java不会。

java的内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中，java课程发现每个线程拥有自己的工作内存，工作内存保存了该线程使用到的变量的主内存拷贝，线程对变量所有操作，读取，赋值，都必须在工作内存中进行，不能直接写主内存变量，线程间变量值的传递均需要主内存来完成。

在JAVA中线程到底起到什么作用

这是javaeye上非常经典的关于线程的帖子，写的非常通俗易懂的，适合任何读计算机的同学.

线程同步

我们可以在计算机上运行各种计算机软件程序。每一个运行的程序可能包括多个独立运行的线程（Thread）。

线程（Thread）是一份独立运行的程序，有自己专用的运行栈。线程有可能和其他线程共享一些资源，比如，内存，文件，数据库等。

当多个线程同时读写同一份共享资源的时候，可能会引起冲突。这时候，我们需要引入线程“同步”机制，即各位线程之间要有个先来后到，不能一窝蜂挤上去抢作一团。

同步这个词是从英文synchronize（使同时发生）翻译过来的。我也不明白为什么要用这个很容易引起误解的词。既然大家都这么用，咱们也就只好这么将就。

线程同步的真实意思和字面意思恰好相反。线程同步的真实意思，其实是“排队”：几个线程之间要排队，一个一个对共享资源进行操作，而不是同时进行操作。

因此，关于线程同步，需要牢牢记住的第一点是：线程同步就是线程排队。同步就是排队。线程同步的目的就是避免线程“同步”执行。这可真是个无聊的绕口令。

关于线程同步，需要牢牢记住的第二点是“共享”这两个字。只有共享资源的读写访问才需要同步。如果不是共享资源，那么就根本没有同步的必要。

关于线程同步，需要牢牢记住的第三点是，只有“变量”才需要同步访问。如果共享的资源是固定不变的，那么就相当于“常量”，线程同时读取常量也不需要同步。至少一个线程修改共享资源，这样的情况下，线程之间就需要同步。

关于线程同步，需要牢牢记住的第四点是：多个线程访问共享资源的代码有可能是同一份代码，也有可能是不同的代码；无论是否执行同一份代码，只要这些线程的代码访问同一份可变的共享资源，这些线程之间就需要同步。

为了加深理解，下面举几个例子。

有两个采购员，他们的工作内容是相同的，都是遵循如下的步骤：

（1）到市场上去，寻找并购买有潜力的样品。

（2）回到公司，写报告。

这两个人的工作内容虽然一样，他们都需要购买样品，他们可能买到同样种类的样品，但是他们绝对不会购买到同一件样品，他们之间没有任何共享资源。所以，他们可以各自进行自己的工作，互不干扰。

这两个采购员就相当于两个线程；两个采购员遵循相同的工作步骤，相当于这两个线程执行同一段代码。

下面给这两个采购员增加一个工作步骤。采购员需要根据公司的“布告栏”上面公布的信息，安排自己的工作计划。

这两个采购员有可能同时走到布告栏的前面，同时观看布告栏上的信息。这一点问题都没有。因为布告栏是只读的，这两个采购员谁都不会去修改布告栏上写的信息。

下面增加一个角色。一个办公室行政人员这个时候，也走到了布告栏前面，准备修改布告栏上的信息。

如果行政人员先到达布告栏，并且正在修改布告栏的内容。两个采购员这个时候，恰好也到了。这两个采购员就必须等待行政人员完成修改之后，才能观看修改后的信息。

如果行政人员到达的时候，两个采购员已经在观看布告栏了。那么行政人员需要等待两个采购员把当前信息记录下来之后，才能够写上新的信息。

上述这两种情况，行政人员和采购员对布告栏的访问就需要进行同步。因为其中一个线程（行政人员）修改了共享资源（布告栏）。而且我们可以看到，行政人员的工作流程和采购员的工作流程（执行代码）完全不同，但是由于他们访问了同一份可变共享资源（布告栏），所以他们之间需要同步。

同步锁

前面讲了为什么要线程同步，下面我们就来看如何才能线程同步。

线程同步的基本实现思路还是比较容易理解的。我们可以给共享资源加一把锁，这把锁只有一把钥匙。哪个线程获取了这把钥匙，才有权利访问该共享资源。

生活中，我们也可能会遇到这样的例子。一些超市的外面提供了一些自动储物箱。每个储物箱都有一把锁，一把钥匙。人们可以使用那些带有钥匙的储物箱，把东西放到储物箱里面，把储物箱锁上，然后把钥匙拿走。这样，该储物箱就被锁住了，其他人不能再访问这个储物箱。（当然，真实的储物箱钥匙是可以被人拿走复制的，所以不要把贵重物品放在超市的储物箱里面。于是很多超市都采用了电子密码锁。）

线程同步锁这个模型看起来很直观。但是，还有一个严峻的问题没有解决，这个同步锁应该加在哪里？

当然是加在共享资源上了。反应快的读者一定会抢先回答。

没错，如果可能，我们当然尽量把同步锁加在共享资源上。一些比较完善的共享资源，比如，文件系统，数据库系统等，自身都提供了比较完善的同步锁机制。我们不用另外给这些资源加锁，这些资源自己就有锁。

但是，大部分情况下，我们在代码中访问的共享资源都是比较简单的共享对象。这些对象里面没有地方让我们加锁。

读者可能会提出建议：为什么不在每一个对象内部都增加一个新的区域，专门用来加锁呢？这种设计理论上当然也是可行的。问题在于，线程同步的情况并不是很普遍。如果因为这小概率事件，在所有对象内部都开辟一块锁空间，将会带来极大的空间浪费。得不偿失。

于是，现代的编程语言的设计思路都是把同步锁加在代码段上。确切的说，是把同步锁加在“访问共享资源的代码段”上。这一点一定要记住，同步锁是加在代码段上的。

同步锁加在代码段上，就很好地解决了上述的空间浪费问题。但是却增加了模型的复杂度，也增加了我们的理解难度。

现在我们就来仔细分析“同步锁加在代码段上”的线程同步模型。

首先，我们已经解决了同步锁加在哪里的问题。我们已经确定，同步锁不是加在共享资源上，而是加在访问共享资源的代码段上。

其次，我们要解决的问题是，我们应该在代码段上加什么样的锁。这个问题是重点中的重点。这是我们尤其要注意的问题：访问同一份共享资源的不同代码段，应该加上同一个同步锁；如果加的是不同的同步锁，那么根本就起不到同步的作用，没有任何意义。

这就是说，同步锁本身也一定是多个线程之间的共享对象。

Java语言的synchronized关键字

为了加深理解，举几个代码段同步的例子。

不同语言的同步锁模型都是一样的。只是表达方式有些不同。这里我们以当前最流行的Java语言为例。Java语言里面用synchronized关键字给代码段加锁。整个语法形式表现为

synchronized(同步锁){

//访问共享资源，需要同步的代码段

}

这里尤其要注意的就是，同步锁本身一定要是共享的对象。

… f1(){

Object lock1= new Object();//产生一个同步锁

synchronized(lock1){

//代码段 A

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

}

上面这段代码没有任何意义。因为那个同步锁是在函数体内部产生的。每个线程调用这段代码的时候，都会产生一个新的同步锁。那么多个线程之间，使用的是不同的同步锁。根本达不到同步的目的。

同步代码一定要写成如下的形式，才有意义。

public static final Object lock1= new Object();

… f1(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 A

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

你不一定要把同步锁声明为static或者public，但是你一定要保证相关的同步代码之间，一定要使用同一个同步锁。

讲到这里，你一定会好奇，这个同步锁到底是个什么东西。为什么随便声明一个Object对象，就可以作为同步锁？

在Java里面，同步锁的概念就是这样的。任何一个Object Reference都可以作为同步锁。我们可以把Object Reference理解为对象在内存分配系统中的内存地址。因此，要保证同步代码段之间使用的是同一个同步锁，我们就要保证这些同步代码段的synchronized关键字使用的是同一个Object Reference，同一个内存地址。这也是为什么我在前面的代码中声明lock1的时候，使用了final关键字，这就是为了保证lock1的Object Reference在整个系统运行过程中都保持不变。

一些求知欲强的读者可能想要继续深入了解synchronzied(同步锁)的实际运行机制。Java虚拟机规范中（你可以在google用“JVM Spec”等关键字进行搜索），有对synchronized关键字的详细解释。synchronized会编译成 monitor enter,… monitor exit之类的指令对。Monitor就是实际上的同步锁。每一个Object Reference在概念上都对应一个monitor。

这些实现细节问题，并不是理解同步锁模型的关键。我们继续看几个例子，加深对同步锁模型的理解。

public static final Object lock1= new Object();

… f1(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 A

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

}

… f2(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 B

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

}

上述的代码中，代码段A和代码段B就是同步的。因为它们使用的是同一个同步锁lock1。

如果有10个线程同时执行代码段A，同时还有20个线程同时执行代码段B，那么这30个线程之间都是要进行同步的。

这30个线程都要竞争一个同步锁lock1。同一时刻，只有一个线程能够获得lock1的所有权，只有一个线程可以执行代码段A或者代码段B。其他竞争失败的线程只能暂停运行，进入到该同步锁的就绪（Ready）队列。

每一个同步锁下面都挂了几个线程队列，包括就绪（Ready）队列，待召（Waiting）队列等。比如，lock1对应的就绪队列就可以叫做lock1- ready queue。每个队列里面都可能有多个暂停运行的线程。

注意，竞争同步锁失败的线程进入的是该同步锁的就绪（Ready）队列，而不是后面要讲述的待召队列（Waiting Queue，也可以翻译为等待队列）。就绪队列里面的线程总是时刻准备着竞争同步锁，时刻准备着运行。而待召队列里面的线程则只能一直等待，直到等到某个信号的通知之后，才能够转移到就绪队列中，准备运行。

成功获取同步锁的线程，执行完同步代码段之后，会释放同步锁。该同步锁的就绪队列中的其他线程就继续下一轮同步锁的竞争。成功者就可以继续运行，失败者还是要乖乖地待在就绪队列中。

因此，线程同步是非常耗费资源的一种操作。我们要尽量控制线程同步的代码段范围。同步的代码段范围越小越好。我们用一个名词“同步粒度”来表示同步代码段的范围。

同步粒度

在Java语言里面，我们可以直接把synchronized关键字直接加在函数的定义上。

比如。

… synchronized… f1(){

// f1代码段

}

这段代码就等价于

… f1(){

synchronized(this){//同步锁就是对象本身

// f1代码段

}

}

同样的原则适用于静态（static）函数

比如。

… static synchronized… f1(){

// f1代码段

}

这段代码就等价于

…static… f1(){

synchronized(Class.forName(…)){//同步锁是类定义本身

// f1代码段

}

}

但是，我们要尽量避免这种直接把synchronized加在函数定义上的偷懒做法。因为我们要控制同步粒度。同步的代码段越小越好。synchronized控制的范围越小越好。

我们不仅要在缩小同步代码段的长度上下功夫，我们同时还要注意细分同步锁。

比如，下面的代码

public static final Object lock1= new Object();

… f1(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 A

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

}

… f2(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 B

//访问共享资源 resource1

//需要同步

}

}

… f3(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 C

//访问共享资源 resource2

//需要同步

}

}

… f4(){

synchronized(lock1){// lock1是公用同步锁

//代码段 D

//访问共享资源 resource2

//需要同步

}

}

上述的4段同步代码，使用同一个同步锁lock1。所有调用4段代码中任何一段代码的线程，都需要竞争同一个同步锁lock1。

我们仔细分析一下，发现这是没有必要的。

因为f1()的代码段A和f2()的代码段B访问的共享资源是resource1，f3()的代码段C和f4()的代码段D访问的共享资源是resource2，它们没有必要都竞争同一个同步锁lock1。我们可以增加一个同步锁lock2。f3()和f4()的代码可以修改为：

public static final Object lock2= new Object();

… f3(){

synchronized(lock2){// lock2是公用同步锁

//代码段 C

//访问共享资源 resource2

//需要同步

}

}

… f4(){

synchronized(lock2){// lock2是公用同步锁

//代码段 D

//访问共享资源 resource2

//需要同步

}

}

这样，f1()和f2()就会竞争lock1，而f3()和f4()就会竞争lock2。这样，分开来分别竞争两个锁，就可以大大较少同步锁竞争的概率，从而减少系统的开销。

信号量

同步锁模型只是最简单的同步模型。同一时刻，只有一个线程能够运行同步代码。

有的时候，我们希望处理更加复杂的同步模型，比如生产者/消费者模型、读写同步模型等。这种情况下，同步锁模型就不够用了。我们需要一个新的模型。这就是我们要讲述的信号量模型。

信号量模型的工作方式如下：线程在运行的过程中，可以主动停下来，等待某个信号量的通知；这时候，该线程就进入到该信号量的待召（Waiting）队列当中；等到通知之后，再继续运行。

很多语言里面，同步锁都由专门的对象表示，对象名通常叫Monitor。

同样，在很多语言中，信号量通常也有专门的对象名来表示，比如，Mutex，Semphore。

信号量模型要比同步锁模型复杂许多。一些系统中，信号量甚至可以跨进程进行同步。另外一些信号量甚至还有计数功能，能够控制同时运行的线程数。

我们没有必要考虑那么复杂的模型。所有那些复杂的模型，都是最基本的模型衍生出来的。只要掌握了最基本的信号量模型——“等待/通知”模型，复杂模型也就迎刃而解了。

我们还是以Java语言为例。Java语言里面的同步锁和信号量概念都非常模糊，没有专门的对象名词来表示同步锁和信号量，只有两个同步锁相关的关键字——volatile和synchronized。

这种模糊虽然导致概念不清，但同时也避免了Monitor、Mutex、Semphore等名词带来的种种误解。我们不必执着于名词之争，可以专注于理解实际的运行原理。

在Java语言里面，任何一个Object Reference都可以作为同步锁。同样的道理，任何一个Object Reference也可以作为信号量。

Object对象的wait()方法就是等待通知，Object对象的notify()方法就是发出通知。

具体调用方法为

（1）等待某个信号量的通知

public static final Object signal= new Object();

… f1(){

synchronized(singal){//首先我们要获取这个信号量。这个信号量同时也是一个同步锁

//只有成功获取了signal这个信号量兼同步锁之后，我们才可能进入这段代码

signal.wait();//这里要放弃信号量。本线程要进入signal信号量的待召（Waiting）队列

//可怜。辛辛苦苦争取到手的信号量，就这么被放弃了

//等到通知之后，从待召（Waiting）队列转到就绪（Ready）队列里面

//转到了就绪队列中，离CPU核心近了一步，就有机会继续执行下面的代码了。

//仍然需要把signal同步锁竞争到手，才能够真正继续执行下面的代码。命苦啊。

…

}

}

需要注意的是，上述代码中的signal.wait()的意思。signal.wait()很容易导致误解。signal.wait()的意思并不是说，signal开始wait，而是说，运行这段代码的当前线程开始wait这个signal对象，即进入signal对象的待召（Waiting）队列。

（2）发出某个信号量的通知

… f2(){

synchronized(singal){//首先，我们同样要获取这个信号量。同时也是一个同步锁。

//只有成功获取了signal这个信号量兼同步锁之后，我们才可能进入这段代码

signal.notify();//这里，我们通知signal的待召队列中的某个线程。

//如果某个线程等到了这个通知，那个线程就会转到就绪队列中

//但是本线程仍然继续拥有signal这个同步锁，本线程仍然继续执行

//嘿嘿，虽然本线程好心通知其他线程，

//但是，本线程可没有那么高风亮节，放弃到手的同步锁

//本线程继续执行下面的代码

…

}

}

需要注意的是，signal.notify()的意思。signal.notify()并不是通知signal这个对象本身。而是通知正在等待signal信号量的其他线程。

以上就是Object的wait()和notify()的基本用法。

实际上，wait()还可以定义等待时间，当线程在某信号量的待召队列中，等到足够长的时间，就会等无可等，无需再等，自己就从待召队列转移到就绪队列中了。

另外，还有一个notifyAll()方法，表示通知待召队列里面的所有线程。

这些细节问题，并不对大局产生影响。

绿色线程

绿色线程（Green Thread）是一个相对于操作系统线程（Native Thread）的概念。

操作系统线程（Native Thread）的意思就是，程序里面的线程会真正映射到操作系统的线程，线程的运行和调度都是由操作系统控制的

绿色线程（Green Thread）的意思是，程序里面的线程不会真正映射到操作系统的线程，而是由语言运行平台自身来调度。

当前版本的Python语言的线程就可以映射到操作系统线程。当前版本的Ruby语言的线程就属于绿色线程，无法映射到操作系统的线程，因此Ruby语言的线程的运行速度比较慢。

难道说，绿色线程要比操作系统线程要慢吗？当然不是这样。事实上，情况可能正好相反。Ruby是一个特殊的例子。线程调度器并不是很成熟。

目前，线程的流行实现模型就是绿色线程。比如，stackless Python，就引入了更加轻量的绿色线程概念。在线程并发编程方面，无论是运行速度还是并发负载上，都优于Python。

另一个更著名的例子就是ErLang（爱立信公司开发的一种开源语言）。

ErLang的绿色线程概念非常彻底。ErLang的线程不叫Thread，而是叫做Process。这很容易和进程混淆起来。这里要注意区分一下。

ErLang Process之间根本就不需要同步。因为ErLang语言的所有变量都是final的，不允许变量的值发生任何变化。因此根本就不需要同步。

final变量的另一个好处就是，对象之间不可能出现交叉引用，不可能构成一种环状的关联，对象之间的关联都是单向的，树状的。因此，内存垃圾回收的算法效率也非常高。这就让ErLang能够达到Soft Real Time（软实时）的效果。这对于一门支持内存垃圾回收的语言来说，可不是一件容易的事情。

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