JAVA多线程之内存可见性笔记

可见性：一个线程对共享变量值的修改，能够及时地被其他线程看到。

共享变量：如果一个变量在多个线程的工作内存中都存在副本，那么这个变量就是这几个线程的共享变量。

JAVA内存模型（JMM）：描述了JAVA程序中各种变量（线程共享变量）的访问规则，以及在JVM中将变量存储到内存和从内存中读取出变量这样的底层细节。

1 所有的变量都存储在主内存中

2 每个线程都有自己独立的工作内存，里面保存该线程使用到的变量的副本（主内存中该变量的一份拷贝）

3 线程对共享变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行，不能直接从主内存中读写。

4 不同线程之间无法直接访问其他线程工作内存中的变量，线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。

可见性分析：

导致共享变量在线程间不可见的原因：

1 线程交叉执行

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即使更新

共享变量可见性实现的原理

线程1对共享变量的修改想要被线程2即使看到，必须要经过如下的2个步骤：

把工作内存1中更新过的共享变量刷新到主内存中

将主内存中最新的共享变量的值更新到工作内存2中

synchronized实现可见性

JMM关于synchronized的2条规定

1 线程解锁钱，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中

2 线程加锁是，讲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读取最新的值（加锁和解锁需要是同一把锁）

synchronized解决方案：

1 线程交叉执行
原子性

2 重排序结合线程交叉执行原子性（同时只有一个线程在执行，as-if-serial语义）

3 共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间即使更新可见性

volatile实现可见性

通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现

对volatile变量执行写操作时，会在操作后加入一条store屏障指令

对volatile变量执行读操作时，会在操作前加入一条load屏障指令

附带的可以防止重排序，但不能保证代码块的原子性

解决方案 使用ReentrantLock实现原子性

private Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try{
}
finally{
lock.unlock();}

</pre><pre name="code" class="java">volatile使用场景

要在多线程中安全使用volatile变量，必须同时满足：

对变量的写入操作不依赖当前值

不满足：number++、count=count+1等

满足：boolean变量

<span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif; background-color: rgb(255, 255, 255);">也就是每次在写操作时强迫将volatile变量刷新到主内存，每次读操作时强迫从主内存中读取新的变量</span>

*as-if-serial语义：单线程无论如何重排序，执行结果是一定的

synchronized与volatile比较

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

2 从内存可见性角度看，volatile读相当于加锁，写相当于解锁

3 synchronized既能保证可见性，又能保证原子性，而volatile只保证可见性，不保证原子性

重排序：代码书写的顺序与实际执行的顺序不同，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 编译器的优化重排序（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）

*重排序不会给单线程带来内存可见性问题

*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

共享数据的访问类型都应该是private