内存模型

什么是JMM

JMM 即 Java Memory Model，
它定义了
主存（共享内存）、工作内存（线程私有）抽象概念，
底层对应着 CPU 寄存器、缓存、硬件内存、 CPU 指令优化等。

JMM主要体现在以下几个方面

原子性

保证指令不会受到线程上下文切换的影响

引例

public class Atomicity {
    static int i = 0;
    static Object object = new Object();

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i1 = 0; i1 < 50000; i1++) {
                    i++;
                }
            }
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            synchronized (object) {
                for (int i1 = 0; i1 < 50000; i1++) {
                    i--;
                }
            }
        });
        t1.start();
        t2.start();
        t1.join();
        t2.join();
        System.out.println(i);
    }
}

理解

可见性

保证指令不会受 cpu 缓存的影响

问题引例

public class Visibility {

    static  boolean run = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (run) {
                // ...
            }
        });
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        run = false; // 代码最终并不会停下来，因为t线程要频繁从主内存中读取run的值，JIT编译器会将run的值缓存至自己工作内存中的高速缓存中，减少对主存中run的访问，提高效率
    }
}

volatile 关键字

它可以修饰成员变量和静态成员变量，
用来避免线程从自己的工作缓存中查找变量的值，
必须到主存中获取它的值，线程操作 volatile 变量都是直接操作主存

理解

一个线程对 volatile 变量的修改对另一个线程而言是可见的，
不能保证原子性，仅用在一个写线程，多个读线程的情况。

关于 synchronized 关键字

synchronized 语句块既可以保证代码块的原子性，同时也能保证代码块内变量的可见性。
但缺点是 synchronized 属于重量级操作，性能相对较低

用例

public class Visibility {

    static  boolean run = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread t = new Thread(() -> {
            while (run) {
                // ...
                System.out.println(1); // 为什么使用sout语句也能将线程停下来？
            }
        });
        t.start();
        Thread.sleep(1000);
        run = false;
    }
}

解释

public void println(int x) {
    synchronized (this) { // 因为sout语句内部使用了 synchronized 语句块
        print(x);
        newLine();
    }
}

有序性

保证指令不会受 cpu 指令并行优化的影响

引例

出现 0 的情况的现象叫做指令重排，是 JIT 编译器在运行时的一些优化，这个现象需要通过大量测试才能复现

解决指令重排

为 ready 参数添加 volatile 关键字修饰，确保可见性，避免指令重排

理解