并发编程的艺术-JAVA内存模型
并发编程的艺术-JAVA内存模型
1.JMM
1.1 什么是JMM？
1.2 可见性分析与解决
1.2.1 CAS
1.2.2 ABA
1.3 什么是原子性？
1.4 什么是连续性？
2.Volatile
2.1 什么是Volatile？
2.2 不保证原子性原因及分析
2.3 不保证原子性解决办法
1.1 什么是JMM？
Java内存模型(Java Memory Model简称JMM)是一种抽象的概念,并不真实存在,它描述的是一组规则或规范。
先看看JMM的特性：
可见性
原子性
有序性
1.2 可见性分析与解决
大家都知道，数据是存在主内存中的，线程想要操作主内存，需要先读取主内存中的数据，然后操作后再写入主内存，很简单的流程，那么为什么需要可见性呢？
我们来看这样一种情况，假如线程A和线程B同时操作主内存中的数据N，他们同时读取了N的初始数据，然后线程A操作之后将修改后的数据写入主内存，可是线程B不知道N已经被修改！！！这是很严重的错误，所以我们需要在主内存中的共享变量被修改后，通知其他正在操作这个数据的线程数据已修改，然后其他线程重新读取主内存中的最新数据N，继续操作，这个就是可见性，也是其存在的必要性。
可行性解决方案：
声明共享变量为volatile
使用CAS的原子条件更新来实现线程之间的同步
配合以volatile的读/写和CAS所具有的volatile读和写的内存语义来实现线程之间的通信
1.2.1 CAS
CAS，compare and swap，比较并交换。他要求线程在操作之后，要将数据写入主内存之前，先判断主内存中的数据是不是之前的数据，如果是则写入主内存，如果不是则说明已经被其他线程修改过了，然后就会读取最新数据然后继续操作，这就是CAS。
CAS不是绝对完美的，他有自己的缺陷，比如每次要将数据写入主内存时，主内存中的数据都被其他线程修改过了，他就会一直反复回旋。另外，CAS只能保证一个共享变量的原子操作。
最主要的是，CAS会出现ABA情况。
1.2.2 ABA
什么是ABA？简单理解就是，假如线程A要操作主内存中的某个数据，然后线程A操作时间假如10秒，但是在这10秒内，有另一个线程B操作了该数据，然后又将数据还原，等线程A将数据写入主内存时，发现数据还是之前的数据，就会将数据写入内存，可这个数据已经被线程B修改了两次！！这就是ABA。
ABA解决办法，上锁，或者原子引用。
1.3 什么是原子性？
原子性：一个操作不可分割的，不可分离的。举个简单例子，对于变量x，进行加1，然后取到值，这一个过程尽管简单，但是却不具备原子性，因为我们要先读取x，之后进行计算，然后重新写入，其实是几个步骤。如果仅仅对x进行赋值，那么则可以认为是原子的，JMM是保证其原子性的。
1.4 什么是有序性？
我有一个朋友，他打字打累了，然后他决定随便写写，他说，代码里写的代码，他不是按顺序执行的，他会重新排序，然后执行，原因和细节想了解的请转去源码。有序性就是要求他不重新排序。
2 Volatile
2.1 什么是Volatile?
简单来说，Volatile就是Java虚拟机提供的一个轻量级的同步机制。
为什么说是轻量级，大家先看看Volatitle的三个特点：
可见性
不保证其原子性
禁止指令重排
可见性我在JMM章节已经讲了，禁止指令重排相当于JMM的连续性，在这里也不多叙述了，我们重点分析下不保证其原子性这个特点。
2.2 不保证原子性原因及分析
大家都知道，JMM是保证其原子性的，即一个操作或者多个操作,要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。在JMM篇章我们已经说过，为了保证可见性，我们需要用到Volatile去保证其可见性，那么我们考虑下这个情况：
public class TestMain {
public static void main(String[] args) {
TestData testData=new TestData();//有个初始值为0的变量和一个加一的方法
//创建20个线程，每个线程执行1000次给变量加一的方法
for(int i=0;i<20;i++){
new Thread(()->{
for(int j=0;j<1000;j++){
testData.addOne();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
//保证20个线程跑完
while(Thread.activeCount()>2){
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"最后的值为："+testData.number);
}
}
class TestData{
volatile int number=0;
public void addOne(){
number++;
}
}
假如我们创建20个线程，每个线程执行1000次给常量加一的方法，如果保证其原子性，正常的数字应该是20000，这点大家应该没有疑惑，那么最后结果是什么呢？
无论你执行多少次，他最后的值永远都不会是20000，那么为什么呢？
我们根据JMM的保证可见性的前提下思考一种情况，假如两个线程同时操作主内存里的同一个变量，初始值为0，然后线程A拿到变量后，给变量加1，在他想要将值写入主内存的时候，线程B拿到了主内存中的变量，这个变量是初始值0，然后B线程拿到值之后，A线程将值写入了主内存，次数主内存中的变量值为1，然后B线程执行完操作后值也为1，然后将值写入主内存，同时写了两个1，主内存的值还是1，这就产生了丢失写值的情况。所以无论我们执行多少次，他最后的值都不可能是20000。
因此，Volatile不保证其原子性。
2.2 不保证原子性解决办法
解决办法有两种，一种是给方法上锁，另一种就是原子引用(atomicreference)。CAS时原子引用会出现ABA问题，简单理解就是假如A线程操作10秒，在这十秒内有另一个线程操作了数据，但又把数据还原，但是A线程发现不了，所以还是直接用时间戳原子引用(atomicstampedreference)吧。
