《深入理解java虚拟机》笔记：java内存模型JMM，volatile，java与线程

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半个读书笔记，没什么含量。

JMM:

JMM围绕在并发过程中如何处理原子性，可见性和有序性三个特征来建立。
java内存模型JMM与实际硬件模型有比较类似的地方：

内存 => 高速缓存 => cpu
主内存 => 工作内存 => 线程

由于I/O速度与cpu速度差距过大，所以在二者之间加入一层与cpu速度相对接近的高速缓存。cpu将数据从内存读入高速缓存中，计算过后将数据再写入缓存，最后再重新写进内存。由此解决了速度上的矛盾，也带来了缓存一致性的问题。

JMM的模型与之类似，每个java线程都有自己的工作内存，线程私有，其他线程是访问不到的。java线程将变量在主内存中的副本拷贝到工作内存中，线程对变量的操作都在工作内存中进行。

在JMM模型中，主内存与工作内存之间有8种原子性交互操作：

lock（锁定）：一个线程独占主内存的一个变量

unlock（解锁）：将线程锁定的主内存变量释放出来

read（读取）：将变量从主内存 -> 到工作内存中

load（加载）：将变量值从工作内存 -> 放入工作副本

use（使用）：工作内存变量 -> 放入执行引擎中

assign（赋值）：从之型引擎接收到新值 -> 放入工作内存变量副本

store(存储)：变量工作内存 -> 放回主内存中

write（写入）：将新值放回主内存变量中

JMM规定这8种操作需要满足一定的规则，简而言之为“先行发生原则”，如果不满足这个规则，即为线程不安全的。
需要注意“先行发生”并不代表“时间上的先发生”，因为有指令重排序等原因的存在

VOLATILE:

volatile变量可以保证可见性：

JMM规定，store和write要同时出现，不能单独出现其中一种操作。而volatile关键字则规定assign和store操作必须要连起来出现。所以意味着一旦变量值被修改，则会被强制写回到主内存当中。
JMM还规定，read和load操作要成对出现，而volatile关键字规定load与use操作必须要连起来出现，这样就保证了线程每次都要从主内存中读取最新的变量值进来。
通过以上的一些规定，volatile保证了可见性，即变量被某线程修改后，其他线程就会看见。

volatile不保证原子性，所以依然会有线程安全问题

典型例子：count++问题

public class FakeVolatile implements Runnable {
	
	static FakeVolatile fakeVolatile = new FakeVolatile();
	
	public static volatile int i = 0;

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		for(int j = 0 ; j < 20 ; j++) {
			new Thread(fakeVolatile).start();
		}
		while(Thread.activeCount() > 1) {
			
		}
//		Thread t1 = new Thread(fakeVolatile);
//		Thread t2 = new Thread(fakeVolatile);
//		Thread t3 = new Thread(fakeVolatile);
//		Thread t4 = new Thread(fakeVolatile);
//		Thread t5 = new Thread(fakeVolatile);
//		t1.start();
//		t2.start();
//		t3.start();
//		t4.start();
//		t5.start();
//		t1.join();
//		t2.join();
//		t3.join();
//		t4.join();
//		t5.join();
		System.out.println("i=" + i);
	}

	@Override
	public void run() {
		for(int x = 0 ; x < 10000 ; x++)
			i++;
	}

}

理论上的结果为200000，然而实际上什么结果都有，反正都比20万小。原因就是i++不是原子类操作，所以虽然可以保证volatile读到的变量是主内存最新的，但是在i++的三步操作中，可能就有别的线程已经更新值了，这样就出现了线程不安全的问题。

volatile还能禁止指令的重排序优化

作用：双重校验的单例模式，https://blog.youkuaiyun.com/qq_34785454/article/details/83049079
这篇文章里有提及，通过禁止指令重排序保证单例模式。

volatile编译后通过设置内存屏障来禁止重排序，后面的指令不能重排序到屏障之前的位置。

除了volatile,synchronized和final也能保证可见性。synchronized关键字规定，unlock解锁变量之前，必须先执行store和write操作；而lock上锁之前，则必须把线程工作内存中的副本清空。通过这样强制修改变量写入主内存，读取时也从主内存读取最新值。
final关键字变量在初始化完成后即可保证可见性。