JUC---10JMM

前提：什么是Volatile？ Java 虚拟机提供轻量级的同步机制

　　1、保证可见性------->JMM
　　2、不保证原子性
　　3、禁止指令重排

一、什么是JMM

　　1.JMM ： Java内存模型，不存在的东西，一个概念或者约定

　　2.关于JMM的一些同步的约定：

　　　　1、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存。

　　　　2、线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中！

　　　　3、加锁和解锁是同一把锁

　　3.8种操作：

　　  　　　　

　　内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read和write操作在某些平台上允许例外）

　　　　lock （锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态　　　　

　　　　unlock （解锁）：作用于主内存的变量，它把一个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

　　　　read （读取）：作用于主内存变量，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

　　　　load （载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中

　　　　use （使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令

　　　　assign （赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中

　　　　store （存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用

　　　　write （写入）：作用于主内存中的变量，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

   JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：

　　　　不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write

　　　　不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存

　　　　不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存

　　　　一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作

　　　　一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁

　　　　如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值

　　　　如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量

　　　　对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存

二、验证Volatile的三特性

　　1.验证可见性

public class Demo {
    /**
     * 不加 volatile 程序就会死循环！
     * 加 volatile 可以保证可见性
     */
    private volatile static int num = 0;

    public static void main(String[] args) { // main
        new Thread(() -> { // 线程 1 对主内存的变化不知道的
            while (num == 0) {
            }
        }).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;
        System.out.println(num);
    }
}

         2.验证不保证原子性

　　　　原子性 : 不可分割

　　　　线程A在执行任务的时候，不能被打扰的，也不能被分割。要么同时成功，要么同时失败

public class Demo {
    // volatile 不保证原子性
    private volatile static int num = 0;

    public static void add() {
        num++;
    }

    public static void main(String[] args) {
//理论上num结果应该为 2 万
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) { // main gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

         拓展：不使用lock跟synchronize怎样保证原子性？使用原子类，解决 原子性问题

public class Demo {
    
    // 原子类的 Integer
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger();

    public static void add() {
        // num++; // 不是一个原子性操作
        num.getAndIncrement(); // AtomicInteger + 1 方法， CAS
    }

    public static void main(String[] args) {
        //理论上num结果应该为 2 万
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount() > 2) { // main gc
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

　　　　3.禁止指令重排

　　　　　　什么是指令重排：你写的程序，计算机并不是按照你写的那样去执行的。

　　　　　　源代码-->编译器优化的重排--> 指令并行也可能会重排--> 内存系统也会重排---> 执行处理器在进行指令重排的时候，考虑：数据之间的依赖性！　　　

　　　　　　　　线程 1               线程 2
　　　　　　　　 x2 = a ;             x1 = b ;
　　　　　　　　 b = 1;                a = 2 ;
　　　　　两个线程同时执行，分别有1、2、3、4四段执行代码，其中1、2属于线程1 ， 3、4属于线程2 ，从程序的执行顺序上看，似乎不太可能出现x1 = 1 和x2 = 2 的情况，但实际上这种情况是有可能发现的，因为如果编译器对这段程序代码执行重排优化后，可能出现下列情况

　　　　　　　　线程 1             线程 2
　　　　　　　　 b = 1;             a = 2 ;
　　　　　　　　x2 = a ;           x1 = b ;

　　　　　　为什么能禁止指令重排呢？内存屏障（在单例模式下用的最多），CPU指令