資訊專欄INFORMATION COLUMN
摘要：本文從內(nèi)存模型角度，探討的實現(xiàn)原理。通過共享內(nèi)存或者消息通知這兩種方法，可以實現(xiàn)通信或同步?；诠蚕韮?nèi)存的線程通信是隱式的，線程同步是顯式的而基于消息通知的線程通信是顯式的，線程同步是隱式的。鎖規(guī)則鎖的解鎖，于于鎖的獲取或加鎖。
一、前言
在java多線程編程中，volatile可以用來定義輕量級的共享變量，它比synchronized的使用成本更低，因為它不會引起線程上下文的切換和調(diào)度。所謂知己知彼、百戰(zhàn)不殆。本文從JVM內(nèi)存模型角度，探討volatile的實現(xiàn)原理。在明白了volatile的實現(xiàn)原理后，再回過頭來使用它，會有一種一覽眾山小的感覺吧，使用起來會更加得心應手。
二、Java內(nèi)存模型（JMM） 1、并發(fā)編程關(guān)鍵問題多線程編程涉及到兩個關(guān)鍵問題，線程之間的通信與同步。通信是指線程之間傳遞信息，同步是指控制線程操作的執(zhí)行順序。通過共享內(nèi)存或者消息通知這兩種方法，可以實現(xiàn)通信或同步?；诠蚕韮?nèi)存的線程通信是隱式的，線程同步是顯式的；而基于消息通知的線程通信是顯式的，線程同步是隱式的。JAVA是前者，即基于共享內(nèi)存的隱式線程通信、顯式線程同步。
2、happens-before模型JMM呈現(xiàn)給程序員的模型是happens-before模型，即：
順序規(guī)則：（單）線程中的寫操作的結(jié)果，happens before于于任意后續(xù)操作。
鎖規(guī)則： 鎖的解鎖，happens before于于鎖的獲取或加鎖。
volatile變量規(guī)則：volatile寫操作，happens before于后續(xù)該變量的讀操作是可見的。
傳遞性：A操作happens before于B操作，B操作happens before于C操作，則A操作happens before于C操作
這兒的happens-before，并不是指操作先于后續(xù)操作執(zhí)行，而是指操作結(jié)果對于后續(xù)結(jié)果是可見的。
3、可見性在JMM中，每個線程的內(nèi)存由兩層構(gòu)成：線程的“本地內(nèi)存”、“主內(nèi)存”。“本地內(nèi)存”是JMM的一個抽象，本身是不存在的，它包括緩存、寄存器、寫緩沖區(qū)、編譯器及CPU的優(yōu)化等。共享變量存放在“主內(nèi)存”中，“本地內(nèi)存”中存放的是共享變量的副本。當線程中發(fā)生對共享變量的寫操作時，并不是直接寫到“主內(nèi)存”中的，而是先寫到“本地內(nèi)存”的寫緩沖區(qū)中，只有當刷新（flush）到主內(nèi)存后，才可能被其它線程加載到其“本地內(nèi)存”中，此時我們說該共享變量是對其它線程“可見”的，反之如果沒有刷新（flush）到主內(nèi)存，就是對于其它線程“不可見”的。
三、volatile類型的內(nèi)存語義JMM就是通過控制主內(nèi)存與每個線程的本地內(nèi)存之間的交互，來為Java程序員提供可見性的保證的
happens-before規(guī)則提供了對volatile變量可見性的保證，即volatile變量的寫操作，對后續(xù)任意對該變量的讀操作是可見的。
四、volatile類型的JMM實現(xiàn)再深入一些，JMM是如何實現(xiàn)happens-before模型中的volatile規(guī)則的呢？是通過限制這兩種操作的重排序?qū)崿F(xiàn)的。
| 重排序規(guī)則 | 第二個操作 | ||
|---|---|---|---|
| 第一個操作 | volatile讀 | volatile寫 | 普通讀/寫 |
| volatile讀 | 禁止重排序(1) | 禁止重排序(2) | 禁止重排序(3) |
| volatile寫 | 禁止重排序(4) | 禁止重排序(5) | - |
| 普通讀/寫 | - | 禁止重排序(6) | - |
(1) 第一個操作是volatile讀時，不可以重排序，否則讀出來的結(jié)果，可能是被修改過了的。
(2)(5)(6)，第二個是volatile寫時，所有操作都不可以被重排序于其后面，因為要確保其寫的結(jié)果對于后續(xù)操作可見。
多個volatile操作或復合操作，整體上不具有有序性
適用于對volatile變量的寫操作很少而讀操作很多的環(huán)境
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