技术剖析 | Java 内存屏障：从理论到实现

主要观点总结

Java中的内存屏障是确保在多核处理器和共享内存环境下程序按照预期方式正确运行的关键机制。它防止了处理器重排序、编译器优化和缓存一致性等问题。在JVM中，内存屏障通常作为内部机制，通过策略性地插入到指令序列中来维护Java语言级并发原语的语义完整性。Java内存模型使用内存屏障来维护线程间的通信，包括volatile读写的底层实现和synchronized方法中的内存屏障。Java内存屏障的使用展示了Java内存模型的复杂性和JVM在保证内存一致性同时优化性能的努力。

关键观点总结

关键观点1: 内存屏障的基本概念

内存屏障是处理器指令，强制CPU或编译器对屏障指令前后发出的内存操作实施排序约束，确保在多核和共享内存环境中程序行为符合预期。

关键观点2: 内存屏障的应用

在JVM中，内存屏障被策略性地插入到指令序列中，以维护Java语言级并发原语的语义完整性。通过显式和隐式内存屏障，Java实现了线程间的正确通信。

关键观点3: 内存屏障的底层实现

Java内存屏障的底层实现包括volatile关键字的底层操作、synchronized方法的内存屏障以及原子操作的实现。DMB指令是ARM架构中用于实现内存屏障的关键指令。

关键观点4: 隐式同步机制

Java包含多种隐式同步机制，如final字段、数组创建和字符串拼接中的内存屏障应用，这些机制提供了额外的安全保障，并优化了特定场景下的性能。

关键观点5: 总结

Java内存屏障的概念、应用及其在JVM中的实现揭示了Java内存模型的复杂性，并展示了JVM为了在保证内存一致性的同时优化性能所做的努力。

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