大家好，我是小黑，一名生活在网络上的农民工。上一期分享了Java中线程的一些基础知识。在线程终止的例子中，第一种方法提到了如果要终止一个线程，可以使用标志位的方法，我们再回顾一下代码。classMyRunnableimplementsRunnable{//volatile关键字保证主线程修改后当前线程能看到改变的值（可见性）privatevolatilebooleanexit=false;@Overridepublicvoidrun(){while(!exit){//循环判断是否退出System.out.println("Thisismycustomthread");}}publicvoidsetExit(booleanexit){this.exit=exit;}}publicclassThreadDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){MyRunnablerunnable=newMyRunnable();新线程（可运行）.start（）；runnable.setExit(真);//modifyflag,exitthread}}这段代码中，标志位exit字段声明了volatileshutdown字修饰，目的是为了保证当前线程能感知到其他线程修改后的变化，那么到底是做什么的呢？这个关键词呢？本期我们来详细聊一聊。在开始讲volatile关键字之前，有必要跟大家讲讲计算机的内存模型。计算机内存模型所谓内存模型，英文描述是MemoryModel，这个东西是比较底层的东西，是一个跟计算机硬件相关的概念。我们都知道，计算机在执行程序时，最终都是在CPU中一条条执行指令，在执行过程中经常会发生数据传输。而数据是存储在主存上的，没错，就是你的记忆棒。一开始CPU的执行速度不够快的时候是没有问题的，但是随着CPU技术的不断发展，CPU的计算速度越来越快，但是，从主存中读写数据速度有点慢，跟不上，导致CPU每次操作主存都要花很多等待时间。技术总是要向前发展的，CPU不能因为内存读写慢就停止发展，更不能让主存的读写速度成为瓶颈。想必大家看到这里应该已经想到了，那就是在CPU和主存之间加一个缓存，把需要的数据拷贝到这个缓存上。缓存中的数据与主存同步。这里问题解决了吗？太年轻了，太简单了，这种结构在线程的情况下是没有问题的。随着计算机能力的不断提升，已经开始支持多线程了，CPU再厉害也支持多核了。到目前为止，它有4核、8核和16核。core，这样的话会出现一些问题，我们分析一下。单核多线程情况：多个线程同时访问一个共享数据，CPU将数据从主存加载到缓存中，多个线程会访问缓存中同一个地址，所以即使当线程被切换后，缓存的数据是不会失效的，因为在单核CPU上一次只能执行一个线程，所以不会出现数据访问冲突。多核多线程情况：每个CPU核都会复制一份数据到自己的缓存中，这样不同核上的两个线程是并行的，会造成两个核缓存的数据不一致。这个问题称为缓存一致性问题。除了上面提到的缓存一致性问题之外，为了充分利用CPU的计算能力，计算机会对输入的指令进行乱序处理，这就是所谓的处理器优化。为了提高执行效率，很多编程语言还会对代码的执行顺序进行重新排序。例如，我们的Java虚拟机的即时编译器(JIT)也会这样做。此操作称为指令重排。整数=1；整数b=2;intc=a+b;intd=a-b;比如我们写的代码中，第三行和第四行的执行顺序可能会发生变化，这在单线程中是没有问题的，但是在多线程的情况下，就会产生和我们预期不同的结果.其实上面提到的缓存一致性问题、处理器优化、指令重排等问题，对应的就是我们并发编程中的可见性问题、原子性问题、顺序问题。带着这些问题，我们来看看Java是如何解决的。因为这些问题，必须要有机制来解决。该解决方案的机制是内存模型。内存模型定义了一个规范来确保共享内存的可见性、顺序和原子性。内存模型是怎么解决的？主要有两种方法：限制处理器优化和内存屏障。在这里，我们不会深入研究基本原理。JMM前面我们知道，内存模型是为了解决并发情况下的一些问题而制定的规范。不同的编程语言对这个规范都有相应的实现。那么JMM（JavaMemoryModel）就是Java语言对这个规范的具体实现。那么JMM具体是如何解决这个写法问题的呢？我们先来看下图。让我们一一来看内存可见性问题。一、如何解决可见性问题？如上图所示，在JMM中，一个线程对一个数据的操作分为6个步骤。它们是：读取、加载、使用、分配、写入、存储。如果声明变量时没有使用volatile关键字，那么两个线程将各自复制一份到工作内存中，线程B会将标志赋值为true。线程A是不可见的。那么如果想让线程A可见，就需要在声明变量flag的时候加上volatile关键字。那么JMM在添加关键字之后做什么呢？有读和写两种情况。当线程读取volatile变量时，JMM会将工作内存中的变量失效，重新从主内存中读取；当一个线程写入一个volatile变量时，它会立即将工作内存中的值刷新到主存中间。也就是说，对于被volatile关键字修饰的变量，read、load、use操作必须一起执行；分配、写入和存储操作必须一起执行。这样就可以解决内存可见性的问题。对于指令重排和指令重排的问题，对于编译器来说，只要对象声明为volatile，就不会针对指令重排进行优化。volatile禁止指令重排的规则符合一个叫做happens-before的规则。happens-before除了volatile变量规则外，还有一些其他规则。程序顺序规则：一段代码在线程中的执行结果是有序的。就是重新排列指令，但是无论它做什么，结果是我们代码的顺序不会改变。监听锁规则：无论是单线程环境还是多线程环境，对于同一个锁，一个线程解锁锁后，另一个线程获取锁后可以看到前一个线程的操作结果！（monitor是一个通用的同步原语，synchronized是monitor的实现）volatile变量规则：如果一个线程先写一个volatile变量，然后一个线程读这个变量，那么写操作的结果一定是read这个线程的可见性。线程启动规则：主线程A执行期间，启动子线程B，则线程A对启动子线程B前共享变量的修改结果对线程B可见。线程终止规则：线程B执行期间主线程A，如果子线程B终止，那么终止前线程B对共享变量的修改结果在线程A中是可见的。也称为线程join()规则。线程中断规则：被中断的线程代码检测到中断事件发生时，首先调用线程interrupt()方法，可以通过Thread.interrupted()检测是否发生中断。传递规则：happens-before原则是传递的，即hb(A,B),hb(B,C)，然后hb(A,C)。对象终结规则：一个对象的初始化完成，即构造函数的执行结束必须happen-before它的finalize()方法。racecondition来了，是不是觉得问题解决了？emmm，我们来看下面这个场景：假设上图中的线程A和线程B在两个CPU核心上并行执行，他们一起读取i等于0的值，然后各自加1，然后一起写入主存。如果线程A和线程B顺序执行，最后i的值应该等于2，但是并行的话，可以同时操作，写回主存的值只增加一次.这就好比你的银行卡收到了两笔100元的转账，但是账户里只剩下100元了。对于这种问题，volatile解决不了，volatile也不会保证变量操作的原子性。那我们应该怎么解决呢？我们需要使用synchronized来给这个操作加锁，保证同一时间只能有一个线程操作。总结由于CPU和内存之间存在缓存，在多线程并发的情况下可能存在缓存一致性问题；CPU会对输入的指令做一些处理器优化，一些高级语言编译器也会做指令。改编。因为这些问题，我们在并发的情况下会出现内存可见性问题和顺序问题，Java中出现了JMM来解决这些问题。通过volatile关键字保证内存可见性，禁止指令重排。但是volatile只能保证操作的顺序，不能保证操作的原子性。因此，为了安全，我们需要对共享变量的并发处理进行加锁。好了，今天就到这里，我们下次再见。喜欢的朋友可以关注小黑的公众号，定期分享干货。
