JUC并发编程(基础入门七)——JMM、volatile、禁止指令重排
内容导读
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内容图文
1 JMM
1对Volatile 的理解
Volatile 是 Java 虚拟机提供 轻量级的同步机制
1、保证可见性
2、不保证原子性
3、禁止指令重排
如何实现可见性
volatile变量修饰的共享变量在进行写操作的时候回多出一行汇编：
0x01a3de1d:movb $0×0，0×1104800（%esi）;0x01a3de24**:lock** addl $0×0,(%esp);
Lock前缀的指令在多核处理器下会引发两件事情。
1）将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存。
2）这个写回内存的操作会使其他cpu里缓存了该内存地址的数据无效。
2什么是JMM
JMM：JAVA内存模型，不存在的东西，是一个概念，也是一个约定！
关于JMM的一些同步的约定：
1、线程解锁前，必须把共享变量立刻刷回主存；
2、线程加锁前，必须读取主存中的最新值到工作内存中；
3、加锁和解锁是同一把锁；
线程中分为 工作内存、主内存
8种操作:
Read（读取）：作用于主内存变量，它把一个变量的值从主内存传输到线程的工作内存中，以便随后的load动作使用；
load（载入）：作用于工作内存的变量，它把read操作从主存中变量放入工作内存中；
Use（使用）：作用于工作内存中的变量，它把工作内存中的变量传输给执行引擎，每当虚拟机遇到一个需要使用到变量的值，就会使用到这个指令；
assign（赋值）：作用于工作内存中的变量，它把一个从执行引擎中接受到的值放入工作内存的变量副本中；
store（存储）：作用于主内存中的变量，它把一个从工作内存中一个变量的值传送到主内存中，以便后续的write使用；
write（写入）：作用于主内存中的变量，它把store操作从工作内存中得到的变量的值放入主内存的变量中；
lock（锁定）：作用于主内存的变量，把一个变量标识为线程独占状态；
unlock（解锁）：作用于主内存的变量，它把一个处于锁定状态的变量释放出来，释放后的变量才可以被其他线程锁定；
JMM对这8种操作给了相应的规定：
不允许read和load、store和write操作之一单独出现。即使用了read必须load，使用了store必须write
不允许线程丢弃他最近的assign操作，即工作变量的数据改变了之后，必须告知主存
不允许一个线程将没有assign的数据从工作内存同步回主内存
一个新的变量必须在主内存中诞生，不允许工作内存直接使用一个未被初始化的变量。就是对变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
一个变量同一时间只有一个线程能对其进行lock。多次lock后，必须执行相同次数的unlock才能解锁
如果对一个变量进行lock操作，会清空所有工作内存中此变量的值，在执行引擎使用这个变量前，必须重新load或assign操作初始化变量的值
如果一个变量没有被lock，就不能对其进行unlock操作。也不能unlock一个被其他线程锁住的变量
对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test {
// 如果不加volatile 程序会死循环
// 加了volatile是可以保证可见性的
// private volatile static Integer number = 0;
private static Integer number = 0;
public static void main(String[] args) {
//main线程
//子线程1
new Thread(()->{
while (number==0){
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
number=1;
System.out.println(number);
}
}
遇到问题：程序不知道主存中的值已经被修改过了
2 volatile
1保证可见性
加了volatile是可以保证可见性的
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class Test {
// 如果不加volatile 程序会死循环
// 加了volatile是可以保证可见性的
private volatile static Integer number = 0;
public static void main(String[] args) {
//main线程
//子线程1
new Thread(()->{
while (number==0){
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
number=1;
System.out.println(number);
}
}
2不保证原子性
原子性：不可分割；
线程A在执行任务的时候，不能被打扰的，也不能被分割的，要么同时成功，要么同时失败。
/**
* 不保证原子性
* number <=2w
*
*/
public class Test {
private static int number = 0;
public static void add(){
number++;
//++ 不是一个原子性操作，是两个~3个操作
}
public static void main(String[] args) {
//理论上number === 20000
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount()>2){
//main gc
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
}
}
main,num=19885
如果不加lock和synchronized ，怎么样保证原子性？
使用原子类解决问题
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* 不保证原子性
* number <=2w
*
*/
public class Test {
private static volatile AtomicInteger number = new AtomicInteger();
public static void add(){
// number++;
//++ 不是一个原子性操作，是两个~3个操作
number.getAndIncrement(); //atomicInteger +1方法 cas
}
public static void main(String[] args) {
//理论上number === 20000
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(()->{
for (int j = 1; j <= 1000 ; j++) {
add();
}
}).start();
}
while (Thread.activeCount()>2){
//main gc
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",num="+number);
}
}
main,num=20000
这些类的底层都直接和操作系统挂钩！是在内存中修改值。
Unsafe类是一个很特殊的存在；
原子类为什么这么高级？
3禁止指令重排
什么是指令重排？
我们写的程序，计算机并不是按照我们自己写的那样去执行的
源代码–>编译器优化重排–>指令并行也可能会重排–>内存系统也会重排–>执行
处理器在进行指令重排的时候，会考虑数据之间的依赖性！
int x=1; //1
int y=2; //2
x=x+5; //3
y=x*x; //4
//我们期望的执行顺序是 1_2_3_4 可能执行的顺序会变成2134 1324
//可不可能是 4123？ 不可能的
可能在线程A中会出现，先执行b=1,然后再执行x=a；
在B线程中可能会出现，先执行a=2，然后执行y=b；
那么就有可能结果如下：x=2; y=1.
volatile可以避免指令重排：
volatile中会加一道内存的屏障，这个内存屏障可以保证在这个屏障中的指令顺序。
内存屏障：CPU指令。作用：
1、保证特定的操作的执行顺序；
2、可以保证某些变量的内存可见性（利用这些特性，就可以保证volatile实现的可见性）
总结
volatile可以保证可见性，不能保证原子性，由于内存屏障，可以保证避免指令重排的现象产生
面试官：那么你知道在哪里用这个内存屏障用得最多呢？单例模式
内容总结
以上是互联网集市为您收集整理的JUC并发编程(基础入门七)——JMM、volatile、禁止指令重排全部内容，希望文章能够帮你解决JUC并发编程(基础入门七)——JMM、volatile、禁止指令重排所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。
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