java多线程之内存可见性-synchronized、volatile

1、JMM：Java Memory Model（Java内存模型）

关于synchronized的两条规定：

　　1、线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中

　　2、线程加锁时，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值（注意：加锁和解锁需要是同一把锁）

　注：线程解锁前对共享变量的修改在下次加锁时对其他线程可见

2、线程执行互斥代码的过程：

　　1、获得互斥锁

　　2、清空工作内存

　　3、从主内存拷贝变量的最新副本到工作内存

　　4、执行代码

　　5、将更改后的共享变量的值刷新到主内存

　　6、释放互斥锁

 

名词概念：

　　1、重排序：代码书写的顺序与实际实行的顺序不同；指令重排序是编译器或处理器为了提高程序性能而做的优化。

　　　　1、编译器优化的重排序（编译器优化）

　　　　2、指令级并行重排序（处理器优化）

　　　　3、内存系统的重排序（处理器优化）

　　2、as-if-serial：无论如何重排序，程序执行的结果应该与代码顺序执行的结果一致（Java编译器、运行时和处理器都会保证Java在单线程下遵循as-if-serial语义）

　　注：

　　　　1、重排序不会给单线程带来内存可见性问题

　　　　2、多线程中程序交错执行时，重排序可能会造成内存可见性问题

 

可见性分析：

　　导致共享变量在线程间不可见的原因：

　　　　1、线程的交叉执行

　　　　2、重排序结合线程交叉执行

　　　　3、共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新

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volatile实现可见性

 

1、volatile关键字：

　　1、能够保证volatile变量的可见性

　　2、不能保证volatile变量复合操作的原子性

2、volatile如何实现内存可见性：

　　深入来说：通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现的。

　　　　1、对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令

　　　　2、对volatile变量执行读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令

　　通俗的讲：volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中重读该变量的值，而当该变量发生变化时，又会强迫线程将最新的值刷新到主内存。这样任何时刻，不同的线程总能看到该变量的最新值。

3、线程写volatile变量的过程：

　　　　1、改变线程工作内存中volatile变量副本的值

　　　　2、将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存

　　线程读volatile变量的过程：

　　　　1、从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中

　　　　2、从工作内存中读取volatile变量的副本

4、要在多线程中安全的使用volatile变量，必须同时满足：

　　1、对变量的写入操作不依赖其当前值

　　2、该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

5、保证number自增操作的原子性：

　　1、使用synchronized关键字

　　2、使用ReentrantLock(java.util.concurrent.locks包下)

　　3、使用AtomicInteger(java.util.concurrent.atomic包下)

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6、、synchronized和volatile比较

　　1、volatile不需要加锁，比synchronized更轻量级，不会阻塞线程

　　2、从内存可见性角度讲，volatile读相当于加锁，volatile写相当于解锁

　　3、synchronized既能保证可见性，又能保证原子性，而volatile只能保证可见性，无法保证原子性