1. 你知道volatile是如何保證可見(jiàn)性嗎？

我們先看一組代碼：

public class VolatileVisibleDemo {
    public static boolean initFlag = false;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("等待initFlag改變！??！");
                // 如果initFlag發(fā)生改變了，這是為true的話，才會(huì)結(jié)束循環(huán)
                while(!initFlag) {
                }
                System.out.println("今天的世界打烊了，晚安！");
            }
        }).start();
        // 這里是為了能保證運(yùn)行完上面的代碼
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        // 這里是Lambda表達(dá)式，就是上面的縮寫
        new Thread(() -> {
            System.out.println("準(zhǔn)備填充數(shù)據(jù)，修改initFlag的值");
            initFlag = true;
            System.out.println("準(zhǔn)備數(shù)據(jù)完了！");
        }).start();
    }
}

運(yùn)行得到的結(jié)果：

我們可以發(fā)現(xiàn)，其實(shí)在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)完后，我們的initFlag的變量其實(shí)已經(jīng)改變，但是為什么還是沒(méi)有結(jié)束循環(huán)輸出**今天的世界打烊了，晚安！**這一句呢？

從之間的JMM模型，我們可以知道，不同線程之間是不能直接訪問(wèn)對(duì)方工作內(nèi)存中的變量，線程間變量的值的傳遞需要通過(guò)主內(nèi)存中轉(zhuǎn)來(lái)完成，并且線程在修改完數(shù)值后，也不是馬上同步到主內(nèi)存中，并且另一個(gè)線程也是無(wú)法感知到數(shù)據(jù)發(fā)生改變的，所以就會(huì)有可見(jiàn)性問(wèn)題。

那我們可以加個(gè)volatile關(guān)鍵字修飾變量試下？

 public static volatile boolean initFlag = false;

我們可以發(fā)現(xiàn)：

在我們的變量修飾了volatile關(guān)鍵字后，就能輸出**今天的世界打烊了，晚安！**這一句了。

我們來(lái)看看圖解吧：

先解釋下這其中連接的幾個(gè)單詞：

• read（讀?。簭闹鲀?nèi)存中讀取數(shù)據(jù)
• load （載入）：將主內(nèi)存中讀取到的數(shù)據(jù)寫入到本地（工作）內(nèi)存中
• user（使用）：從本地內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)給線程使用來(lái)計(jì)算
• assign（賦值）：線程將計(jì)算好的值重新賦值到工作內(nèi)存中
• store（存儲(chǔ)）：將本地內(nèi)存的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到主內(nèi)存中
• write（寫入）：將stroe過(guò)來(lái)的變量值賦值給主內(nèi)存中的變量，重新賦值。

大概講一下流程：

在線程B讀取initFlag變量后，重新賦值true給變量，此時(shí)，因?yàn)榧恿藇olatile修飾，所以會(huì)馬上將值寫入到主內(nèi)存中修改變量中的值，此時(shí)因?yàn)橛幸粋€(gè)cpu總線嗅探機(jī)制會(huì)監(jiān)聽(tīng)到主內(nèi)存的變量值發(fā)生改變了，會(huì)把本地內(nèi)存的中initFlag變量設(shè)置了失效，重新讀取一邊主內(nèi)存的新值，就可以達(dá)到解決變量可見(jiàn)性問(wèn)題。這是它第一個(gè)保證可見(jiàn)性的關(guān)鍵。

之前我們也有提到他如果發(fā)生指令重排序了，那是不是也不能讀取到最新的值呢。答案是不會(huì)的呢。

因?yàn)楸籿olatile修飾的話，它會(huì)禁止指令重排序。那它主要是依靠什么指令重排序呢？它是通過(guò)內(nèi)存屏障來(lái)實(shí)現(xiàn)的。什么是內(nèi)存屏障？硬件層面，內(nèi)存屏障分兩種：讀屏障（Load Barrier）和寫屏障（Store Barrier）。內(nèi)存屏障有兩個(gè)作用：

1. 阻止屏障兩側(cè)的指令重排序；
2. 強(qiáng)制把寫緩沖區(qū)/高速緩存中的臟數(shù)據(jù)等寫回主內(nèi)存，或者讓緩存中相應(yīng)的數(shù)據(jù)失效。

而編譯器在生成字節(jié)碼時(shí)，會(huì)在指令序列中插入內(nèi)存屏障來(lái)禁止指令重排序。這樣保證了任何程序中都能得到正確的volatile內(nèi)存語(yǔ)義。這個(gè)策略是：

• 在每個(gè)volatile寫操作前插入一個(gè)StoreStore屏障；
• 在每個(gè)volatile寫操作后插入一個(gè)StoreLoad屏障；
• 在每個(gè)volatile讀操作后插入一個(gè)LoadLoad屏障；
• 在每個(gè)volatile讀操作后再插入一個(gè)LoadStore屏障。

看一下示意圖：

小結(jié)：

volatile作用：

1. volatile可以保證內(nèi)存可見(jiàn)性且禁止重排序。
2. volatile不具備保證原子性，而鎖可以保證整個(gè)臨界區(qū)代碼的執(zhí)行具有原子性。所以而鎖可以保證整個(gè)臨界區(qū)代碼的執(zhí)行具有原子性。所以在功能上，鎖比volatile更強(qiáng)大；在性能上，volatile更有優(yōu)勢(shì)。

2. 悲觀鎖和樂(lè)觀鎖可以講下你的理解嗎？

其實(shí)聽(tīng)名字，我們就應(yīng)該有個(gè)概念：

悲觀對(duì)應(yīng)著我們生活中的人，悲觀的人一般看待事物都會(huì)相對(duì)消極負(fù)能量點(diǎn)，會(huì)盡可能往壞處去想的。這也是對(duì)應(yīng)著MyGirl，她其實(shí)是一個(gè)也不能說(shuō)算是悲觀的人，只能說(shuō)看待事物可能會(huì)更往深入，更壞的一方面的去思考。

這其實(shí)跟我很互補(bǔ)，因?yàn)樗闶莻€(gè)樂(lè)天派吧，而樂(lè)觀對(duì)應(yīng)著我們生活中的人，樂(lè)觀的人一般看待事物都會(huì)相對(duì)積極正能量，會(huì)盡可能往好處去想的。我其實(shí)對(duì)待生活的方方面面可能會(huì)更樂(lè)觀點(diǎn)，但有時(shí)帶來(lái)的一些壞處也是難以估計(jì)的。

所以說(shuō)這兩者不能說(shuō)誰(shuí)好誰(shuí)壞，只能對(duì)應(yīng)著場(chǎng)景選擇對(duì)應(yīng)的方法。

悲觀鎖：

MyGilr這個(gè)人呢，她總是會(huì)假設(shè)一種最壞的情況。比如，她每次要去拿數(shù)據(jù)的同時(shí)，認(rèn)為別人也會(huì)來(lái)修改數(shù)據(jù)跟她作對(duì)，所以每次在拿數(shù)據(jù)的時(shí)候她都會(huì)上鎖，堵上一個(gè)界限，這樣別人想拿這個(gè)數(shù)據(jù)就只能等待她出去解鎖成功后，直到它拿到鎖。

在Java中，synchronized和ReentrantLock等獨(dú)占鎖就是悲觀鎖思想的實(shí)現(xiàn)。而在數(shù)據(jù)庫(kù)里邊就用到了很多這種鎖機(jī)制，比如行鎖，表鎖等，讀鎖，寫鎖等，都是在做操作之前先上鎖。

樂(lè)觀鎖：

我這個(gè)人呢，總是會(huì)假設(shè)一種最好的情況。比如， 我每次要去拿數(shù)據(jù)的同時(shí)，認(rèn)為別人絕對(duì)不會(huì)來(lái)修改數(shù)據(jù)滴，所以每次拿數(shù)據(jù)的時(shí)候都不會(huì)上鎖。但是人還是要點(diǎn)防備心里的，不是嗎？所以在更新的時(shí)候會(huì)判斷一下在此期間別人有沒(méi)有去更新過(guò)這個(gè)數(shù)據(jù)。

而常見(jiàn)的有CAS算法+版本號(hào)實(shí)現(xiàn)。樂(lè)觀鎖適用于多讀的應(yīng)用類型，這樣可以提高吞吐量。

在Java中，像原子類就是使用了樂(lè)觀鎖的一種實(shí)現(xiàn)方式CAS實(shí)現(xiàn)的。而在數(shù)據(jù)庫(kù)提供的類似于write_condition機(jī)制，其實(shí)都是提供的樂(lè)觀鎖。

兩者對(duì)應(yīng)的場(chǎng)景的區(qū)別：

樂(lè)觀鎖多用于讀多寫少的環(huán)境，避免頻繁加鎖影響性能，加大了系統(tǒng)的整個(gè)吞吐量；而悲觀鎖多用于寫多讀少的環(huán)境，避免頻繁失敗和重試影響性能。

3. 你還知道什么其他的鎖嗎？

可重入鎖和非可重入鎖：

所謂重入鎖又名遞歸鎖，顧名思義。就是支持重新進(jìn)入的鎖，也就是說(shuō)這個(gè)鎖支持一個(gè)線程對(duì)資源重復(fù)加鎖。指在同一個(gè)線程在外層方法獲取鎖的時(shí)候，在進(jìn)入內(nèi)層方法會(huì)自動(dòng)獲取鎖。不會(huì)因?yàn)橹耙呀?jīng)獲取過(guò)還沒(méi)釋放而阻塞。

在Java中，ReentrantLock和synchronized都是可重入鎖，可重入鎖的還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可一定程度避免死鎖。

public static void main(String[] args) {
    doOne();
}
public static synchronized  void doOne(){
    System.out.println("執(zhí)行第一個(gè)任務(wù)");
    try {
        Thread.sleep(10);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    // 執(zhí)行第二個(gè)任務(wù)
    doTwo();
}
public static synchronized  void doTwo(){
    System.out.println("執(zhí)行第二個(gè)任務(wù)");
}

簡(jiǎn)單的測(cè)試下結(jié)果：

執(zhí)行第一個(gè)任務(wù)
執(zhí)行第二個(gè)任務(wù)

可以驗(yàn)證得到，類中的兩個(gè)方法都是被內(nèi)置鎖synchronized修飾的，而在doOne方法去調(diào)用doTwo方法時(shí)，因?yàn)槭强芍厝腈i，所以同個(gè)線程下可以直接獲得當(dāng)前對(duì)象鎖，所以synchronized是可重入鎖。

而如果我們自己在繼承AQS實(shí)現(xiàn)同步器的時(shí)候，沒(méi)有考慮到占有鎖的線程再次獲取鎖的場(chǎng)景，可能就會(huì)導(dǎo)致線程阻塞，那這個(gè)就是一個(gè)非可重入鎖。

公平鎖和非公平鎖 ：

這里的公平，可以按生活上來(lái)講，如果你跟你女朋友吵架，你覺(jué)得你是正確的，最后的結(jié)果卻你必須得哄你女朋友還得道歉，你信嗎？所以這是公平的嗎？

如果對(duì)一個(gè)鎖來(lái)說(shuō)，先對(duì)鎖獲取請(qǐng)求的線程一定會(huì)先被滿足，后對(duì)鎖獲取請(qǐng)求的線程后被滿足，那這個(gè)鎖就是公平的。反之，那就是不公平的。

公平鎖：

多個(gè)線程按照申請(qǐng)鎖的順序來(lái)獲取鎖，線程直接進(jìn)入隊(duì)列中排隊(duì)，隊(duì)列中的第一個(gè)線程才能獲得鎖。公平鎖的優(yōu)點(diǎn)是等待鎖的線程不會(huì)餓死。

缺點(diǎn)是整體吞吐效率相對(duì)非公平鎖要低，等待隊(duì)列中除第一個(gè)線程以外的所有線程都會(huì)阻塞，CPU喚醒阻塞線程的開(kāi)銷比非公平鎖大。

非公平鎖：

多個(gè)線程加鎖時(shí)直接嘗試獲取鎖，獲取不到才會(huì)到等待隊(duì)列的隊(duì)尾等待。但如果此時(shí)鎖剛好可用，那么這個(gè)線程可以無(wú)需阻塞直接獲取到鎖，所以非公平鎖有可能出現(xiàn)后申請(qǐng)鎖的線程先獲取鎖的場(chǎng)景。

非公平鎖的優(yōu)點(diǎn)是可以減少喚起線程的開(kāi)銷，整體的吞吐效率高，因?yàn)榫€程有幾率不阻塞直接獲得鎖，CPU不必喚醒所有線程。缺點(diǎn)是處于等待隊(duì)列中的線程可能會(huì)餓死，或者等很久才會(huì)獲得鎖。

在Java中，對(duì)于ReentrantLock而言，可以通過(guò)構(gòu)造函數(shù)指定該鎖是否是公平鎖，默認(rèn)是非公平鎖。

獨(dú)享鎖和共享鎖：

對(duì)于獨(dú)享和共享，這兩個(gè)概念應(yīng)該可以見(jiàn)名知意，對(duì)于MyGirl喜歡的東西，是碰都碰不得，而對(duì)于不喜歡，或者還可以的東西，可以和她共享。

獨(dú)享鎖：

也叫排他鎖，是指該鎖一次只能被一個(gè)線程所持有。如果線程B對(duì)變量A加上排它鎖后，則其他線程不能再對(duì)A加任何類型的鎖。獲得獨(dú)享鎖的線程即能讀數(shù)據(jù)又能修改數(shù)據(jù)。

在Java中，synchronized就是一種獨(dú)享鎖。

共享鎖：

代表該鎖可被多個(gè)線程所持有。如果線程B對(duì)變量A加上共享鎖后，則其他線程只能對(duì)A再加共享鎖，不能加排它鎖。獲得共享鎖的線程只能讀數(shù)據(jù)，不能修改數(shù)據(jù)。

總結(jié)

這篇文章就到這里了，如果這篇文章對(duì)你也有所幫助，希望您能多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容！

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