Java并发基础

在多线程并发编程中volatile和synchronized,volatile是轻量级锁，可保证共享变量的可见性。synchronized是重量级锁，比volatile性能差。

1 volatile 

1.1volatile定义及实现原理

如果一个共享变量被声明成volatile，java内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。volatile变量在进行写操作时，转成的汇编代码会添加lock前缀。该前缀会确保:

• 将当前处理器缓存行的数据协会到系统内存（普通变量会先写道处理器缓存）。
• 这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。

1.2 volatile内存语义

• volatile的特性

一个volatile变量的单个读/写与普通变量使用同一个锁的读写操作执行效果相同。这意味着对一个volatile变量的读总能看到（任意线程）对这个volatile变量的最后写入。它具有可见性和原子性。

• volatile内存语义
  • 线程A写一个volatile变量，实际上是线程A向接下来将要读这个volatile变量的某个线程发出了消息。
  • 线程B读一个volatile变量，实质上是线程B接收了之前某个线程发出的消息。
  • 线程A写一个volatile变量，随后线程B读这个volatile变量，这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送给消息。
• volatile内存语义实现

java程序在编译和执行时会进行编译器重排序和处理器重排序，为了实现volatile内存语义，会使用内存屏障限制一些重排序。需要被限制的重排序为

• 当第二个操作为volatile写时，不管第一个操作是什么，都不能重排序。
• 当第一个操作为volatile读时，不管第二个操作是什么，都不能重排序。
• 当第一个操作为volatile写，第二个操作为volatile时，不能重排序。

为了实现volatile内存语义需要加入的锁：

• 在每个volatile写操作前插入一个StoreStore屏障
• 在每个volatile写操作后插入一个StoreLoad屏障
• 在每个volatile读操作后插入一个LoadLoad屏障
• 在每个volatile读操作后插入一个LoadStore屏障

2 synchronized