Почему важна Java Memory Model при работе с многопоточностью?

Java Memory Model (JMM) важна при работе с многопоточностью, потому что она определяет, как потоки взаимодействуют с памятью. Основные аспекты, которые она регулирует:

• Видимость (Visibility): Гарантирует, что изменения, внесенные одним потоком в переменную, будут видны другим потокам. Без JMM компилятор и процессор могут кэшировать значения переменных, и изменения могут быть не сразу доступны другим потокам.
• Упорядочивание (Ordering): Определяет порядок выполнения инструкций. Компилятор и процессор могут изменять порядок выполнения инструкций для оптимизации (reordering), что в многопоточной среде может привести к неожиданным результатам, если нет явных гарантий JMM.
• Атомарность (Atomicity): Гарантирует, что определенные операции (например, чтение или запись примитивных типов, кроме long и double) выполняются полностью или не выполняются вовсе, без прерывания другими потоками. Для long и double атомарность чтения/записи не гарантируется без специальных мер (например, использования volatile).

JMM предоставляет конструкции (например, volatile, synchronized, final, concurrencsy utilities) для обеспечения правильной синхронизации и видимости данных между потоками, предотвращая такие проблемы, как гонки данных (data races) и некорректное состояние программы.

Например, использование volatile гарантирует видимость изменений переменной для других потоков и предотвращает переупорядочивание операций с этой переменной:

java

Использование synchronized блоков или методов обеспечивает как атомарность, так и неявные гарантии видимости и упорядочивания через правила happens-before:

java

Без понимания и применения JMM корректная и предсказуемая работа многопоточных Java-приложений практически невозможна из-за непредсказуемого поведения компилятора, процессора и кэшей.