多線程的可見性

一個線程對共享變量值的修改，能夠及時的被其他線程看到。

共享變量

如果一個變量在多個線程的工作內(nèi)存中都存在副本，那么這個變量就是這幾個線程的共享變量。
Java內(nèi)存模型

JMM（Java Memory Model，簡稱JMM）描述了Java程序中各種變量（線程共享變量）的訪問規(guī)則，以及在JVM中將變量存儲到內(nèi)存和從內(nèi)存中讀取出變量這樣的底層細節(jié)。它遵循四個原則：

1. 所有的變量都存儲在主內(nèi)存中
2. 每個線程都有自己獨立的工作內(nèi)存，里面保存該線程使用到的變量的副本（主內(nèi)存中該變量的一份拷貝）
3. 線程對共享變量的所有操作都必須在自己的工作內(nèi)存中進行，不能直接從主內(nèi)存中讀寫
4. 不同線程之間無法直接訪問其他線程工作內(nèi)存中的變量，線程間變量的傳遞需要通過主內(nèi)存來完成

共享變量可見性實現(xiàn)的原理

線程1對共享變量的修改要想被線程2及時看到，必須經(jīng)過如下2個步驟：

1. 把工作內(nèi)存1中更新過的共享變量刷新到主內(nèi)存中
2. 將主內(nèi)存中最新的共享變量的值更新到工作內(nèi)存2中

Java的內(nèi)存模型：

Java語言層面支持的可見性實現(xiàn)方式有以下兩種：

• synchronized
• volatile

synchronized

JMM關(guān)于synchronized的規(guī)定：

• 線程解鎖前，必須把共享變量的最新值刷新到主內(nèi)存中
• 線程加鎖時，將清空工作內(nèi)存中存儲的共享變量的值，從而使用共享變量時，必須從主內(nèi)存中重新讀取最新的值。（注意：解鎖和加鎖，是指同一把鎖）

因此線程執(zhí)行synchronized代碼執(zhí)行互斥鎖的過程：

1. 獲得互斥鎖。
2. 清空工作內(nèi)存。
3. 從主內(nèi)存拷貝變量的最新副本到工作內(nèi)存。
4. 執(zhí)行代碼
5. 將更改后的共享變量的值刷新到主內(nèi)存中
6. 釋放互斥鎖

synchronize在JDK6之后，不單單是互斥鎖。

volatile

不能保證原子性，但適合使用volatile修飾狀態(tài)標記量
通過加入內(nèi)存屏障和禁止重排序優(yōu)化來實現(xiàn)的

• 在每個volatile寫操作前插入StoreStore屏障，在寫操作后插入StoreLoad屏障
• 在每個volatile讀操作前插入LoadLoad屏障，在讀操作后插入LoadStore屏障

通俗地講：volatile變量在每次被線程訪問時，都強迫從主內(nèi)存中重讀該變量的值，而當該變量發(fā)生變化時，又會強迫將最新的值刷新到主內(nèi)存。這樣任何時刻，不同的線程總能看到該變量的最新值。

volatile寫操作：

volatile讀操作：

多線程的有序性

在Java內(nèi)存模型中，允許編譯器和處理器對指令進行重排序，但是重排序過程不會影響到單線程程序的執(zhí)行，卻會影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。

指令重排序：代碼書寫的順序與實際執(zhí)行的順序不同，指令重排序是編譯器或者處理器為了提高程序性能而做的優(yōu)化。

• 編譯器優(yōu)化的重排序（編譯器優(yōu)化）
• 指令集并行重排序（處理器優(yōu)化）
• 內(nèi)存系統(tǒng)的重排序（處理器優(yōu)化）

happens-before原則

JMM可以通過happens-before關(guān)系向程序員提供跨線程的內(nèi)存可見性保證（如果A線程的寫操作a與B線程的讀操作b之間存在happens-before關(guān)系，盡管a操作和b操作在不同的線程中執(zhí)行，但JMM向程序員保證a操作將對b操作可見）。

• 程序次序規(guī)則：在一個線程內(nèi)一段代碼的執(zhí)行結(jié)果是有序的。就是還會指令重排，但是隨便它怎么排，結(jié)果是按照我們代碼的順序生成的不會變！
• 管程鎖定規(guī)則：就是無論是在單線程環(huán)境還是多線程環(huán)境，對于同一個鎖來說，一個線程對這個鎖解鎖之后，另一個線程獲取了這個鎖都能看到前一個線程的操作結(jié)果！(管程是一種通用的同步原語，synchronized就是管程的實現(xiàn)）
• volatile變量規(guī)則：就是如果一個線程先去寫一個volatile變量，然后一個線程去讀這個變量，那么這個寫操作的結(jié)果一定對讀的這個線程可見。
• 傳遞規(guī)則：happens-before原則具有傳遞性，即A happens-before B ， B happens-before C，那么A happens-before C。
• 線程啟動規(guī)則：在主線程A執(zhí)行過程中，啟動子線程B，那么線程A在啟動子線程B之前對共享變量的修改結(jié)果對線程B可見。
• 線程終止規(guī)則：在主線程A執(zhí)行過程中，子線程B終止，那么線程B在終止之前對共享變量的修改結(jié)果在線程A中可見。
• 線程中斷規(guī)則：對線程interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程代碼檢測到中斷事件的發(fā)生，可以通過Thread.interrupted()檢測到是否發(fā)生中斷。
• 對象終結(jié)規(guī)則：一個對象的初始化的完成，也就是構(gòu)造函數(shù)執(zhí)行的結(jié)束一定 happens-before它的finalize()方法。

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