Java内存模型和volatile关键字怎么掌握

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java 内存模型(JMM)：

相关概念：1)在命令式编程中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。2)java 的并发采用的是共享内存模型：通过读 / 写内存中的公共状态进行隐式通信。概念：java 线程之间的通信是由 java 内存模型控制的，JMM 决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。1 线程之间的共享变量存储在主内存中，每个线程都有一个私有的工作内存，工作内存中存储了该线程读 / 写共享变量的副本。2 工作内存是 JMM 的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器以及其他的硬件和编译器优化。3 线程对变量的所有操作 (读取、赋值等) 都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。4 不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

volatile 关键字：

相关概念:
 缓存行：缓存器中可以分配的最小存储单位。L1 缓存：内部缓存。L2 缓存：外部缓存。1)为了提高处理速度，处理器不直接和内存进行通信，而是先将系统内存中的数据读到缓存 (L1、L2) 后再进行操作，但操作完成后，处理器是不知道何时要把操作后的数据写回到内存中。2)对 volatile 修饰的变量进行写操作时，JVM 会向处理器发送一条 Lock 前缀的指令，将这个变量所在缓存行 (即 JMM 中的工作内存) 的数据写回到系统内存中，并且将其它 CPU 里缓存了该内存地址的数据无效。1 对 volatile 修饰的变量进行写操作 (赋值) 时，在 JIT 编译器生成的汇编指令中，我们会发现有一个以 Lock 为前缀的指令。2 以 Lock 为前缀的指令在多核处理器下会引发了两件事情：①将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存中  ②这个写回内存的操作会导致其它 CPU 里缓存了该内存地址的数据无效。volatile 的内存原语：当读一个 volatile 变量时，JMM 会把该线程对应的工作内存置为无效，线程接下来将从主内存中读取共享变量。当写一个 volatile 变量时，JMM 会把该线程对应的工作内存中的共享变量值刷新到主内存。1 将本地内存中的数据设置为无效， 
 2 从主内存中将数据复制到本地内存中， 
 3 在本地内存中进行操作， 
 4 操作完成后将本地内存中的数据刷新到主内存中。整体看起来就像是直接在主内存中操作一样。 

 用 volatile 修饰的变量如果被一个线程更改了，那么其它的线程都会立即感知，并且每个线程获取该变量的值都是最新的值，访问 volatile 修饰的变量看起来就像是直接在内存中读写一样。可见性：对一个 volatile 变量的读，(任意线程)总是能看到对这个 volatile 变量最后的写入。原子性：对一个 volatile 变量的读 / 写具有原子性，但类似于 volatile++ 这种复合操作不具有原子性。不会引起线程上下文的切换

volatile 与 synchronized 的比较：1)关键字 volatile 只能修饰变量，synchronized 可以修饰代码块、方法
 2)volatile 不能保证原子性，synchronized 保证原子性：volatile 可以保证数据的可见性，但是不能保证原子性，所以 volatile 解决的是变量在多线程之间的可见性；synchronized 可以保证原子性，也保证了可见性(synchronized 会将私有内存和公共内存中的数据做同步)，所以 synchronized 解决的是多线程之间访问资源的同步性。

重排序：

说明：在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分 2 种类型：1)编译器重排序：编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序。2)处理器重排序：1 指令级并行的重排序：现代处理器采用了指令级并行技术来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。2 内存系统的重排序：  由于处理器使用缓存和读 / 写缓冲区，这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行。
 两个操作间重排序的条件：1 当第一个操作是 volatile 读，不管第二个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保 volatile 读之后的操作不会被编译器重排序到 volatile 读之前。2 当第二个操作是 volatile 写，不管第一个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保 volatile 写之前的操作不会被编译器重排序到 volatile 写之后。3 当第一个操作是 volatile 写，第二个操作是 volatile 读时，不能重排序。由以上 3 点可以得出结论：两个 volatile 变量操作不能够进行重排序。2)为了实现 volatile 的内存语义，编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。(内存屏障：将前面操作的共享变量值刷新到主内存中。)

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