volatile

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读volatile修饰的变量     getstatic

写volatile修饰的变量  使用putstatic

volatile是如何保证有序性的：禁止指令重排

指令重排：

屏障：禁止指令重排

happens-before: 

as-if-serial 语义：

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cas：乐观锁，假设没有冲突去尝试，直到成功

synchronized ：悲观锁，非公平锁（随机唤醒线程，或者唤醒全部），有锁的升级

lock : api层面的锁

 

jvm 内存模型，实际上就是操作系统的一个内存池

读volatile修饰的变量     getstatic

每次读volatile修饰的共享变量都会从主内存中读取，然后再工作内存中生成一个副本，

变量存在一个栈空间中。

 

写volatile修饰的变量  使用putstatic

内存地址中加的锁是 cas 锁，

虚拟机栈中对变量进行修改，然后在主内存地址中对该变量的地址加锁，变成线程独占，

将修改后的值，写入到主内存中，解锁，实现了内存可见性。

内存可见性：内存模型volatile 是基于 Memory Barrier（内存屏障）实现的，jvm 在写入由volatile 修饰的变量后会插进一个Write-Barrier指令，在读这个字段之前插入一个Read-Barrier指令，就可以保证线程a写入变量后，其他线程访问该变量拿到的都是最新值，在写入a 之前的的写操作（前提是a已经写入成功），对其他线程也是可见的。因为 Memory Barrier 会刷出 cache 中所有先前的写入。

jvm 中虚拟机栈：一个线程一个虚拟机栈，随线程的创建而创建，随线程的消失而消失

每个虚拟栈中有多少个栈帧：每调用一次方法就会产生一个栈帧

 

jvm主内存：堆区+方法区

jvm工作内存：虚拟机栈

 

volatile是如何保证有序性的：禁止指令重排

禁止指令重排的过程：

需要使用一个插件才能更加清晰的看到不同，安装 jclasslib 插件，重启idea

使用 -p -v -l 参数，进行反编译，通过-v 参数输出了反编译的附加信息

有 volatile   

没有volatile， 

通过对class 文件进行反编译：生成 上面 Code 代码块的内容

可以看到不管是否是带有 volatile 生成的汇编内容是一样的。

之所以能识别是带有volatile，是由于jvm 会读取 Access flags 的内容

通过 cache->is_volatile() 进行判断是否含有volatile

 

指令重排：

1.编译期指令重排  jvm对代码进行编译优化，会发生指令重排

2.运行期指令重排 （cpu乱序执行带来的）:JVM执行的时候，对有依赖性的语句，不会进行重排，对没有依赖性的指令都有可能会发生重排。

 

屏障：禁止指令重排

1.编译期，编译屏障

2.运行期，内存屏障

为什么有内存屏障：

因为CPU写内存机制有两种，
1. write through 异步写 

                    ①CPU将写请求写入 store buffer 中

                    ②CPU空闲的时间将写的数据输入内存（等待空闲的时候出现延迟）

2. write back 同步写

                   ① cpu将写请求写入 store buffer

                   ② 将数据输入内存，直接输入

当有了内存屏障的，在使用异步的方式，写入store buffer中后，将cpu总线上锁，此时CPU 就空闲了，将数据写入内存，这样就达到了同步写的效果。保证了读写的有序性（只有cpu总线解锁了才能进行读操作）。

 

happens-before: 

定义happends-before 规则，就是为了不让jvm对代码进行编译优化，保证并发编程的正确性

规则为：

1.程序的顺序性 ，手动对程序推演的结果一定==编译器最后执行的结果，但是编译器不一定按照推演的顺序编译

2.volatile，对 volatile 变量的写操作 在 读操作之前

3.传递性，a 在b 之前，b在c之前，a一定在c之前

4.锁规则，先解锁，再加锁

5.线程start()规则，线程a 调用线程b,则 b可以看到在调用b之前的操作

6.线程join()规则，线程b 加入到线程 a, 线程b执行完后，线程a 可以看到线程b 的所有操作。

 

as-if-serial 语义：

编译器、runtime和处理器都必须遵守as-if-serial语义，不会对存在数据依赖关系的操作做重排序

 

 

 

本文地址：https://blog.csdn.net/yang_zzu/article/details/107675829