Volatile理解

Posted 2022-12-23 jemb

java内存模型中，每个线程有自己的工作内存，同时还有一个共享的主内存。

 

为什么要让每个线程都有自己的工作内存呢？

线程运行的代码对应的是一些指令是由CPU执行的！但是CPU每次执行指令运算的时候，要是每次需要一个变量的值，都从主内存加载，性能会比较差！

要是线程的代码在执行过程中，就可以直接从自己本地缓存里加载变量副本，不需要从主内存加载变量值，性能可以提升很多，于是就有了一个工作内存的概念！

 

 

 

每一个线程都有自己的工作内存，并发场景可能遇到的问题？

多个线程并发读写一个共享变量的时候，某个线程修改了变量的值，对其他线程不可见！

 

怎么解决这个问题呢？

可以给变量增加Volidate 关键字修饰，当 线程1对data数据进行修改的时候，强制将data这个变量刷回主存，同时强制其他线程的data变量设置为过期的，获取的时候，需要从主存中获取

 

 

 

java同步的八种操作：

1.lock（锁定）：主内存中，把一个变量标识为一个线程独占的状态

2.unlock（解锁）：主内存中，把一个处于锁定状态的变量释放出来

3.read（读取）：主内存中，把一个变量从主内存传输到线程的工作内存

4.load（加载）：工作内存中，把read操作的从主存中大袋的变量放入工作内存的变量副本中

5.use（使用）：工作内存中，把工作内存中的一个变量传递给执行引擎

6.assign（赋值）：工作内存中，把一个从执行引擎接收到的值赋给工作内存中的变量

7.store（保存）：工作内存中，把工作内存中的变量传送给主内存中，以便进行write的操作

8.write（写入）：主内存中，把store操作从工作内存中的变量的值传输到主内存的变量中

 

 

 

Volatile如何保证有序性：

Java内存模型中，允许编译器和处理器对指令进行重排序，但是重排序不会影响单线程程序的执行，却会影响到多线程并发的正确性。

Volatile通过内存屏障，防止重排序

• 在每个volatile写操作的前面插入一个storestore屏障。
• 在每个volatile写操作的后面插入一个storeload屏障。
• 在每个volatile读操作的后面插入一个loadload屏障。
• 在每个volatile读操作的后面插入一个loadstore屏障。

如何保证有序性：Volatile ，Synchronized ，lock

 

 

java内存模型具有先天的有序性，不需要通过任何手段得到保证，如何两个操作不能通过happenBefore原则导出来：

happenBefore原则：

1.程序次序规则：一段程序代码，在单个线程当中，看起来是有序的。

2.锁定规则：一个unlock先行于后面的lock操作

3.volatile变量规则：对一个变量的写操作，先行与读操作

4.传递规则：如果A先行与B，B先行于C，则A先行于C

5.线程启动原则：一个线程必须要执行start方法，才能进行其他操作

6.线程中断原则：不许要执行interrupt（）方法，才能检测到有终端事件的发生

7.线程终结规则：线程中的所有操作 先行于他的终止检测

8.对象终结原则：一个对象的初始化，先行于 他的 finalize（） 方法的开始

 

Volidate 和Synchronized的区别？

1.Volidate 只保证可见性 ，保证读的时候

2.synchronize 保证可见性和原子性，但是性能稍微差一点

 

 

 

Volidate 为什么不能保证原子性？

如果3个线程 对 主内存的100 读了之后是100

他们分别进行了+1操作后，变成了去101，再写回去的时候 实际就变成了101