多線程之記憶體可見度

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可見度的概念

一個線程對共用變數值的修改，能夠及時地被其他線程看到

共用變數值:如果一個變數在多個線程的工作記憶體中都使用，存在副本，那麼這個變數就是這幾個線程的共用變數

兩條重要規定：

1. 線程對共用變數的所有操作都必須在自己的工作記憶體中進行，不能直接從主記憶體中讀寫
2. 不同線程之間無法直接存取其他線程工作記憶體中的變數，線程間變數值得傳遞需要通過主記憶體來完成

JMM(Java Memory Model)

1. 所有的變數都儲存在主記憶體中
2. 每個線程都有自己獨立的工作記憶體，裡面儲存該線程使用到的變數的副本（主記憶體中該變數的一份拷貝）

共用變數可見度實現原理

線程1把工作記憶體1中更新過的共用變數重新整理到主記憶體中，主記憶體把最新的共用變數的值更新到工作記憶體2中，線程2就能及時看到線程1的修改

synchronize實現可見度

1. JMM關於synchronize的兩條規定

   線程解鎖前，必須把共用變數的最新值重新整理到主記憶體中
   線程加鎖是，將清空工作記憶體中共用變數的值，從而使用共用記憶體時，需要從主記憶體中重新讀取最新的值（加鎖和解鎖需要同一把鎖）

2. 重排序 as-if-serial

volatile實現可見度

1. volatile關鍵字：

   能夠保證volatile變數的可見度
   不能保證volatile變數複合操作的原子性

2. volatile如何?記憶體可見度

   通過加入記憶體屏障和禁止重排序最佳化來實現
   對變數執行寫操作時，會在寫操作後加入一條store屏障指令
   volatile 變數執行度操作時，會在讀操作前加入一條load屏障指令

3. volatile不能保證原子性

   當a線程的工作變數已經讀過變數的值後，即使b線程改變變數的值，並store到記憶體中，也不會觸發a線程load，因為a線程讀取時已經load過了。

4. 保證變數自增操作的原子性

   使用synchronize關鍵字
   使用ReentrantLock（java.until.concurrent.locks）
   使用AtomicInterger
   (vava.util.concurrent.atomic)

5. volatile適用場合
   同時滿足：

• 對變數的寫入操作不依賴其當前值，

  不滿足：number++,count=count*5等
  滿足：boolean變數，記錄溫度變化的變數等

• 該變數沒有包含在具有其他變數的不變式中

  不滿足：不變式low<up

final也可以保證記憶體可見度synchronize 和 volatile 比較

volatile不需要加鎖，不會阻塞線程
從記憶體可見度角度講volatile讀相當於加鎖，volatile寫相當於解鎖
synchronize既可以保證可見度和原子性

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參考資料-視頻

多線程之記憶體可見度