Java内存模型&volatile关键字

java内存模型(JMM)：

相关概念：
	1)在命令式编程中，线程之间的通讯机制有两种：共享内存和消息传递。
	2)java的并发采用的是共享内存模型：经过读/写内存中的公共状态进行隐式通讯。

概念：java线程之间的通讯是由java内存模型控制的，JMM决定一个线程对共享变量的写入什么时候对另外一个线程可见。

说明：
	1>线程之间的共享变量存储在主内存中，每一个线程都有一个私有的工做内存，工做内存中存储了该线程读/写共享变量的副本。
	2>工做内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存、写缓冲区、寄存器以及其余的硬件和编译器优化。
	3>线程对变量的全部操做(读取、赋值等)都必须在工做内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。
	4>不一样的线程之间也没法直接访问对方工做内存中的变量，线程间变量值的传递均须要经过主内存来完成。

volatile关键字：

相关概念:
	缓存行：缓存器中能够分配的最小存储单位。
	L1缓存：内部缓存。
	L2缓存：外部缓存。

原理：
	1)为了提升处理速度，处理器不直接和内存进行通讯，而是先将系统内存中的数据读到缓存(L一、L2)后再进行操做，但操做完成后，处理器是不知道什么时候要把操做后的数据写回到内存中。
	2)对volatile修饰的变量进行写操做时，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中的工做内存)的数据写回到系统内存中，而且将其它CPU里缓存了该内存地址的数据无效。
	补充：
		1>对volatile修饰的变量进行写操做(赋值)时，在JIT编译器生成的汇编指令中，咱们会发现有一个以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起了两件事情：①将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存中 ②这个写回内存的操做会致使其它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做内存置为无效，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做内存中的共享变量值刷新到主内存。
	即：
		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做，  
		4操做完成后将本地内存中的数据刷新到主内存中。总体看起来就像是直接在主内存中操做同样。  
		
	
说明：
	用volatile修饰的变量若是被一个线程更改了，那么其它的线程都会当即感知，而且每一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同样。
	
特性：
	可见性：对一个volatile变量的读，(任意线程)老是能看到对这个volatile变量最后的写入。
	原子性：对一个volatile变量的读/写具备原子性，但相似于volatile++这种复合操做不具备原子性。			

优势：
	不会引发线程上下文的切换

	
volatile与synchronized的比较：
	1)关键字volatile只能修饰变量，synchronized能够修饰代码块、方法
	2)volatile不能保证原子性，synchronized保证原子性：
		volatile能够保证数据的可见性，可是不能保证原子性，因此volatile解决的是变量在多线程之间的可见性；
		synchronized能够保证原子性，也保证了可见性(synchronized会将私有内存和公共内存中的数据作同步)，因此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，为了提升性能，编译器和处理器经常会对指令作重排序。

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，能够从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。若是不存在数据依赖性，处理器能够改变语句对应机器指令的执行顺序。
		2>内存系统的重排序：  因为处理器使用缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操做看上去多是在乱序执行。


JMM如何实现volatile写/读的内存语义：

	1)JMM针对编译器制定的volatile重排序规则：
	
		两个操做间重排序的条件：
			1>当第一个操做是volatile读，无论第二个操做是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile读以后的操做不会被编译器重排序到volatile读以前。
			2>当第二个操做是volatile写，无论第一个操做是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile写以前的操做不会被编译器重排序到volatile写以后。
			3>当第一个操做是volatile写，第二个操做是volatile读时，不能重排序。
		
			由以上3点能够得出结论：两个volatile变量操做不可以进行重排序。
		
	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：将前面操做的共享变量值刷新到主内存中。)
	
		
		
	
参考资料：java并发编程的艺术