JUC高并发-JMM与volatile关键字
定义
JMM，全名为Java Memory Model，即Java内存模型。它是一组规范，需要各个JVM的实现来遵守JMM规范，它屏蔽了各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现Java程序在各个平台下都能达到一致的内存访问效果。不像C/C++那样直接访问物理硬件和操作系统的内存模型，它的主要目的是解决由于多线程通过共享内存进行通信时，存在的本地内存数据不一致、编译器会对代码重排序、处理器会对代码乱序执行等带来的问题。可以保证并发编程场景中的原子性、可见性和有序性。
8种操作
内存交互操作有8种，虚拟机实现必须保证每一个操作都是原子的，不可在分的（对于double和long类型的变量来说，load、store、read和write操作在某些平台上允许例外）
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
JMM对这八种指令的使用，制定了如下规则：
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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
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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 （可见）
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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
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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。就是怼变量实施use、store操作之前，必须经过assign和load操作
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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
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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
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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
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对一个变量进行unlock操作之前，必须把此变量同步回主内存
volatile理解
1、保证可见性 （JMM）
2、不保证原子性 （核心难点：原子类）
3、禁止指令重排 （核心难点：说出单例模式。说出CAS。说出CPU原语）
可见性：
public class VolatileDemo {
//添加volatile关键字，线程可以收到totalNum=1后的值，否则会无限期等待下去
private volatile static int totalNum=0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//可见性测试
test01();
}
//可见性
private static void test01() throws InterruptedException {
new Thread(()->{
while (totalNum==0){
//写在里面无需添加关键字也行，很奇怪
// System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=====等待"+totalNum);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=====等待"+totalNum);
}).start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
totalNum=1;
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=====等待"+totalNum);
}
}
结果展示：
Thread-0=====等待0
Thread-0=====等待0
Thread-0=====等待0
.......
Thread-0=====等待0
Thread-0=====等待0
Thread-0=====等待0
Thread-0=====等待0
main=====等待1
不保证原子性:
public class VolatileDemo {
//添加volatile关键字，线程可以收到totalNum=1后的值，否则会无限期等待下去
private volatile static int totalNum=0;
private volatile static int sum=0;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//可见性测试
// test01();
//不保证原子性
test02();
}
//不保证原子性
private static void test02() throws InterruptedException {
CountDownLatch lantch=new CountDownLatch(10);
for (int i=0;i<10;i++){
new Thread(()->{
for(int j=0;j<1000;j++){
sum++;
}
lantch.countDown();
}).start();
}
lantch.await();
System.out.println("========="+sum);
}
结果演示：
8909 比预期结果小
//原子性整数
private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
//保证原子性
private static void test03() throws InterruptedException {
CountDownLatch lantch=new CountDownLatch(10);
for (int i=0;i<10;i++){
new Thread(()->{
for(int j=0;j<1000;j++){
//自增长
num.getAndIncrement();
}
lantch.countDown();
}).start();
}
lantch.await();
System.out.println("========="+num);
}
结果演示：
=========10000
禁止指令重排：
votatile 可以禁止指令重排！
内存屏障（Memory Barrier）：CPU的指令； 两个作用：（理解知道即可！）
1、保证特定的执行顺序！
2、保证某些变量的内存可见性 （votatile就是用它这个特性来实现的）