《Java 并发编程实战》—— Java内存模型：看Java如何解决可见性和有序性问题

02 | Java内存模型：看Java如何解决可见性和有序性问题

Java 内存模型？

导致可见性的原因是缓存，导致有序性的原因是编译优化，那解决可见性、有序性最直接的办法就是禁用缓存和编译优化。为了解决可见性和有序性问题，只需要提供给程序员按需禁用缓存和编译优化的方法即可。

Java 内存模型规范了 JVM 如何提供按需禁用缓存和编译优化的方法。具体来说，这些方法包括 volatile、synchronized 和 final 三个关键字，以及六项 Happens-Before 规则

使用 volatile 的困惑

volatile 关键字并不是 Java 语言的特产，古老的 C 语言里也有，它最原始的意义就是禁用 CPU 缓存。

我们声明一个 volatile 变量 volatile int x = 0，它表达的是：告诉编译器，对这个变量的读写，不能使用 CPU 缓存，必须从内存中读取或者写入。，并且他要结合Happens-Before 规则使用。

Happens-Before 规则

Happens-Before 约束了编译器的优化行为，虽允许编译器优化，但是要求编译器优化后一定遵守 Happens-Before 规则。（总结：前面一个操作的结果对后续操作是可见的）

1. 程序的顺序性规则

程序前面对某个变量的修改一定是对后续操作可见的。

2. volatile 变量规则

这条规则是指对一个 volatile 变量的写操作， Happens-Before 于后续对这个 volatile 变量的读操作。
写操作 相当于写回内存，读操作分为两种“从内存读”，“从缓存读” 如果说写操作对 读操作可见，那么就是说 该读操作是“从内存读”

我们关联一下规则 3，就明白了。

3. 传递性

这条规则是指如果 A Happens-Before B，且 B Happens-Before C，那么 A Happens-Before C。

• “x=42” Happens-Before 写变量 “v=true” ，这是规则 1 的内容；
• 写变量“v=true” Happens-Before 读变量 “v=true”，这是规则 2 的内容 。
  如果线程 B 读到了“v=true”，那么线程 A 设置的“x=42”对线程 B 是可见的。也就是说，线程 B 能看到 “x == 42”

将有volitile执行结果的cpu全部缓存强制刷新到内存，然后强制将其它cpu中的全部缓存和内存同步。所以这个赋值语句之前所有代码的执行结果都对其他线程可见。

4. 管程中锁的规则

管程是一种通用的同步原语，在 Java 中指的就是 synchronized，synchronized 是 Java 里对管程的实现。（一个线程对一个锁临界区执行完解锁后，变量的值对于另外线程后续对这个临界区做加锁操作时是可见的）

在进入同步块之前，synchronized会自动加锁，而在代码块执行完会自动释放锁，加锁以及释放锁都是编译器帮我们实现的。

5. 线程 start() 规则

它是指主线程 A 启动子线程 B 后，子线程 B 能够看到主线程在启动子线程 B 前的操作。

6. 线程 join() 规则

这条是关于线程等待的。它是指主线程 A 等待子线程 B 完成（主线程 A 通过调用子线程 B 的 join() 方法实现），当子线程 B 完成后（主线程 A 中 join() 方法返回），主线程能够看到子线程的操作。当然所谓的“看到”，指的是对共享变量的操作。

学习自：https://time.geekbang.org/column/intro/100023901?tab=catalog