多线程《1》JMM基础知识---volatile的可见性和一致性

前言：
jvm是java虚拟机用于解释，编译执行java代码，jvm可以再不同的操作系统上执行并且提供了内存管理，垃圾回收等
jmm是java中多线程对于内存共享的行为规范，规定了在多线程环境下如何正确的使用共享变量，jmm定义了变量的可见性，原子性和有序性等特征，

引出线程的不可见性

• 众所周知，电脑只会有一个主内存和多个cpu，多个cpu想拿到主内存的数据，并不是直接去访问主内存的，需要通过cpu缓存去拿主内存的数据
  图下所示：
  
• java多线程的内存标准和cpu缓存模型类似，是基于cpu缓存模型建立的
• 如下图所示：主内存中存储的是isflag=true，每一个线程的工作内存会生成一个副本isflag=true
• 如果线程1修改了值变为了isfalg=fase，那么他修改的对于另外一个线程是不可见的，另外一个线程取的是工作内存中的值
• 线程1的工作内存是isflag=false 线程2的工作内存中的值是isflag==true，线程之间是不可见的
  
• 代码演示

public class VolatileThread extends   Thread{

    public  boolean isflag=true;
//public  volatile boolean isflag=true;

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"子线程开始执行...");
        while (isflag) {

        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"子线程执行结束...");
    }


    public void setRuning(boolean  isflag)
    {
        System.out.println("修改值");
        this.isflag = isflag;
    }
}

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public class ThreadVolatile {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //实例化
        VolatileThread volatileThread=new VolatileThread();
        //启动线程
        volatileThread.start();

        Thread.sleep(3000);
        //睡眠3s后，main线程调用修改状态的方法
        volatileThread.setRuning(false);



    }
}

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• 线程1初始值是true，然后顺利的进入的死循环，然后 volatileThread.setRuning(false); 修改为false了，正常情况下程序应该结束，但是Thread-0读取的是副本的值，并不是直接读取的主内存的值，所以main线程修改的值，他是不可见的，如何解决这个问题？将isflag用volatile修饰
  

jmm的八个原子性操作

• 作可以确保多线程环境下的数据同步和一致性，保证对共享资源的操作是原子性的，避免了并发问题的发生。
• read(r读取)：从主内存中读取数据
• load(载入)将主内存读取到的数据写入工作内存
• use(使用)从工作内存读取数据来计算
• assign（赋值）将计算好的值重新赋到工作变量中
• store（存储）将工作内存数据写入到主内存
• write（写入）将store过去的变量赋值给主内存
• lock（锁定）将主内存变量加锁，标识位线程独占状态
• unlock（解锁）将主内存变量解锁，解锁后其他线程可以锁定该变量
  
  了解：
• 缓存一致性协议
  多个cpu从主内存读取同一个数据到各自高速缓存当其中的某个cpu修改了数据该数据会马上同步回主内存，其他cpu会通过总线嗅探机制可以感知到数据的变化，从而改变自己工作区间的数据
• 总线嗅探机制
  -总线嗅探机制是一种硬件机制，用于实现多个cpu共享数据的一致性，当一个cpu修改了数据并将其写入到了主内存中，其他cpu通过监听总线上的数据传输，可以感知到数据的变化。多个cpu从主内存读取同一个数据到各自高速缓存当其中的某个cpu修改了数据该数据会马上同步回主内存，其他cpu会通过总线嗅探机制可以感知到数据的变化，从而改变自己工作区间的数据
• 思考：为什么线程2修改了数据，线程1会知道，并同步数据，其过程是什么样子的?
• 原本isfllag-true 线程2通过store和write去修改isflag=false并写入到主内存中，需要经过数据总线，因为总线嗅探机制存在多个cpu去监控数据总线，当线程2修改数据经过数据总线的时候，被监控到了，其他cpu发现自己的工作空间也有isflag这个变量，就会失效，当use使用的时候，发现失效了，找不到了就会重新去主内存加载，这就是数据同步

volatile 可见性

• 使用volatile 会使缓存一致性生效，只有缓存一致性生效，其他cpu才可以快速感知到数据的变化，从而让自己副本的数据失效，重新前往主内存拿数据
• 底层主要是通过汇编lock前缀指令，他会锁定这块区域的缓存（缓存行锁定），并写回主内存

volatile 实现顺序一致性

使用volatile的时候会加lock,在底层加上了lock的话就不会进行充排序了，这样就实现了顺序一致性(预计以后会写这个详细的)