5、共享模型之内存

5.1 Java的内存模型

JMM 即 Java Memory Model（Java内存模型），它定义了主存、工作内存抽象概念

5.2 可见性

1、退不出的循环

现象：
main 线程对 run 变量的修改对于 t 线程不可见，导致了 t 线程无法停止：

@Slf4j(topic = "c.Test32")
public class Test32 {// 易变static boolean run = true;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Thread t = new Thread(()->{while(true){if(!run) {break;}}});t.start();sleep(1);run = false; // 线程t不会如预想的停下来//System.out.println("run=false");}
}

在这里插入图片描述

分析：
初始状态， t 线程刚开始从主内存读取了 run 的值到工作内存
在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述
1 秒之后，main 线程修改了 run 的值，并同步至主存，而 t 是从自己工作内存中的高速缓存中读取这个变量的值，结果永远是旧值

2、解决办法：

volatile（易变关键字）
它可以用来修饰成员变量和静态成员变量，它可以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

3、可见性 vs 原子性

可见性保证的是在多个线程之间，一个线程对 volatile 变量的修改对另一个线程可见，volatile 不能保证原子性
原子性指的是在某个时刻保证只有一个线程执行临界区的代码

【注意】
synchronized 语句块既可以保证代码块的原子性，也同时保证代码块内变量的可见性。但缺点是synchronized 是属于重量级操作，性能相对更低

【扩展】
如果在前面示例的死循环中加入 System.out.println() 会发现即使不加 volatile 修饰符，线程 t 也能正确看到对 run 变量的修改了

原因： 之后再进行补充

5.3 有序性

JVM 会在不影响正确性的前提下，可以调整语句的执行顺序，这种特性称之为==『指令重排』==，多线程下『指令重排』会影响正确性

1、为什么会有指令重排

从指令集并行来解释为什么需要指令重排：

2、如何禁止指令重排

volatile 修饰的变量，可以禁用指令重排

3、原理之volatile

4、happens-before

happens-before 规定了对共享变量的写操作对其它线程的读操作可见，它是可见性与有序性的一套规则总结

线程解锁 m 之前对变量的写，对于接下来对 m 加锁的其它线程对该变量的读可见

 static int x;static Object m = new Object();public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {synchronized (m) {log.info("t1线程给共享变量x赋值为10");x = 10;}}, "t1").start();new Thread(() -> {synchronized (m) {log.info("t2线程读取共享变量x");System.out.println(x);}}, "t2").start();}

线程对 volatile 变量的写，对接下来其它线程对该变量的读可见

volatile static int x;public static void main(String[] args) {new Thread(() -> {x = 10;}, "t1").start();new Thread(() -> {System.out.println(x);}, "t2").start();}

线程 start 前对变量的写，对该线程开始后对该变量的读可见

static int x;
x = 10;
new Thread(()->{System.out.println(x);
},"t2").start();

线程结束前对变量的写，对其它线程得知它结束后的读可见（比如其它线程调用t1.join()等待它结束）

static int x;
Thread t1 = new Thread(()->{x = 10;
},"t1");
t1.start();
t1.join();
System.out.println(x);

线程 t1 打断 t2（interrupt）前对变量的写，对于其他线程得知 t2 被打断后对变量的读可见（通过t2.interrupted 或 t2.isInterrupted）
对变量默认值（0，false，null）的写，对其它线程对该变量的读可见