Java Volatile 变量的可见性

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lock有两种： 一种是共享资源互斥，一种是可见性（visibility）        

1》互斥：是由syn的对象锁和wait(),notify()合作，lock锁来保证

              visibility:就是由volatile变量+原子操作----代替syn对象锁（主要由变量之间不能改变顺序来决定）。

      visibility:1》一个线程改变一个值后，另一个线程可以马上可以看见新改值。

                   2》happens-before：一定保证指令的原有顺序，不要打乱。

                       一个线程保存volatile变量之前，必须可以看见排在它前面变量值：表示volatile变量之前的语句不能打乱顺序，然后volatile变量存入内存。

                       一个线程读volatile变量后，得出新值，哪么排在它前面的变量的值也可以看见：表示保存时volatile变量同时保存volatile变量前的变量，然后读可以读到新值。

一、volatile 解决cpu缓存和内存数据不相同，从主存读，写到主存。

      线程操作：先写后读顺序

1、两个线程运行在不同cpu中

       1>thread1 运行在cpu1中，读时从cpu1 cache 读，有就取出，没有去主存读，并且复制一份到缓存中。

                          写时写入到cpu1 cache 中，再写入到主存，但是什么时候写入到主存，不知道。

       2>thread2 运行在cpu2中，读时从cpu2 cache 读，有就取出，没有去主存读，并且复制一份到缓存中。

                      写时写入到cpu2 cache 中，再写入到主存 。

       

2、一个线程写，多个线程读,共享变量public int counter=0.

        第一次初始化时，内存默认保存counter=0。

      线程1改了数据counter=7,放入cpu1 cache中，但是并没有存入内存。

      线程2首先到cpu2 cache中读，没有就去主存读，取得counter=0，并复制到cpu2 cache中。

    **结果线程1的cpu1 cache counter=7,主存 counter=0 数据不一致。

         这样两个线程：线程1已经改变了值，前面的人明明改变共享数据值，线程2却得不到最新的值，问题了出来了？

   

  解决：public volatile int counter=0,这时 threa1 写到 cpu1 cache  后，马上写到主存

             读时 cpu2 cache无效，直接从主存读。

二、两个线程去内存取数据时，进行加1，哪么线程1和线程2的cache全部是1.

                  出错了，正确应该是tread2在thread1写入内存之后去内存取数，得出2正确值。

理由： 因为你是用volatile变量去维持原子操作，即无锁操作，所以两个线程可以同时执行，交叉执行，这样问题来了。

      时间上，thread1直接从主存读数据（jvm禁止读时从缓冲读，但是取数后放哪里不管）couter=0放入缓冲区，thread1数据还没有保存到内存，thread2取了一个数据counter=0的值，也进行改,所以thred2取数出先问题，所以只能用syn对象锁，规定操作时单一执行。

         

三、 volatile 变量一大特点：就是可以把它前面的所有non-volatile变量一起保存。

      指令排序问题，即在volatile 变量前的变量不能移动volatile 变量后面，

        有的说编译器，有的说jvm会打乱指令的顺序，也就是重排，不知道到底是谁啊，管它的？

       happens-before:一条指令的执行一定在另一条指令之前执行，也就是保证顺序性。 
       当重排后，CPU执行指令会乱序或并行运行，只有上面的happens-before所规定的情况下，才保证顺序性。 

   1》例如：有两个线程，thread1时不时去保存新对象，thread2:时不时去取新对象，由于没有设置syn对象锁，所以它俩可以同时执行，一前一后交叉执行。      

        当线程1保存 volatile hasNewObject值，它之前的object非变量也一起保存到主存：

        所以：当volatile前面有多个变量时，只需定义最后一个变量为volatile hasNewObject变量。

   下面put,take可以不用syn对象锁，也可以执行很好，即无锁操作，volatile变量+原子操作。

public class Exchanger {    private Object   object       = null;    private volatile hasNewObject = false;    public void put(Object newObject) {        while(hasNewObject) {            //wait - do not overwrite existing new object        }        object = newObject;        hasNewObject = true; //volatile write    }    public Object take(){        while(!hasNewObject){ //volatile read            //wait - don't take old object (or null)        }        Object obj = object;        hasNewObject = false; //volatile write        return obj;    }}

   2》错误，如果jvm重排以上指令，hasNewobject 排在object之前，哪么指令顺序出错问题来了，

        线程1写了hasNewobject后，这时线程2刚好看见hasNewobject =true,以为有新对象了，人家还没给新对象呢，所以取了空值。

while(hasNewObject) {    //wait - do not overwrite existing new object}hasNewObject = true; //volatile writeobject = newObject;

四、总结

       volatile variables  从主存直接读、写，比从cache读浪费更多的性能（cpu,主存），但是阻止指令重新排序提高了计算机性能。

       所以当我们用syn对象锁时，变量可见性有问题时，就用volatile 变量来维持原子操作，所以volatile也算是syn对象锁的一点小补充。