多線程-線程安全-volatile

學習思路：

1. 線程安全的三大特性
2. 普通成員變量內存讀取流程
3. 被volatile修飾後的成員變量

一、線程安全的三大特性

1. 原子性：指定代碼塊是原子操作（要麼全成功要麼全失敗，不可拆分）
2. 可見性：修改共享變量時立即同步到主內存，保證對其它線程可見，讀取共享變量時直接從主內存讀取
3. 有序性：代碼的執行循序和語句的順序保持一致，在JVM中爲了提高運行效率，允許處理器和編譯器對指令進行重排序

二、普通成員變量內存讀取流程

提到成員變量，要分爲兩種情況考慮

1. 多例（每個線程使用都要重新new一個對象）：這種情況下每個線程new對象都會在堆內存開闢一塊新的內存空間，當線程銷燬後會進行垃圾回收，釋放內存，對象對於線程之間來說是相互獨立的，互不影響（成員變量也是相對獨立的），因此也就不存在線程安全問題
2. 單例（sping bean默認單例）：這種情況下多線程公用一個對象實例（在堆內存只有一個對象實例，公用一塊內存空間），使用期間任何一個線程對該對象進行修改，其它線程都可見

備註：單例情況下對象實例在堆中，之所以不被回收是因爲被靜態變量引用，如果引用的不是靜態變量也會被回收

因爲我們現在開發基本都是基於sping容器進行（大都也是單例模式），因此我們下面的講解也是基於單例模式下的成員變量展開

解釋：

衆所周知線程處理都是在CPU上進行，圖中的線程A、線程B可理解爲線程在CPU上執行，每個線程創建的時候都會有自己的私有內存(棧內存)，CPU直接操作的並非我們的虛擬機內存，而是計算機高速緩存（如寄存器）然後操作棧內存，這裏的本地內存可理解爲棧內存，主內存可理解爲jMM堆內存

1. 線程A寫入數據：首先將數據寫入本地內存，然後再寫入主內存
2. 線程B讀數據先從本地內存讀取，如果沒有從主內存讀取，如果有直接返回
3. 如果線程A修改數據同步到主內存後，線程B讀取數據發現本地內存有，但主內存的數據還沒有同步到本地內存，這個時候線程B讀到的數據仍爲舊數據，從而可見性沒有得到保障

三、被volatile修飾後的成員變量

volatile關鍵字解決的問題：

1. 可見性：如下圖線程在讀寫時將本地內存置爲失效，直接讀寫主內存，從而保證了可見性
2. 有序性：利用各種內存屏障禁止指令重排序（指令重排序時不能把後面的指令重排序到內存屏障之前的位置）
   1. 在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障；
   2. 在每個volatile寫操作的後面插入一個StoreLoad屏障；
   3. 在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadLoad屏障；
   4. 在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadStore屏障

3. 原子性：對volatile修飾變量的單獨讀寫有原子性，對volatile++這種複合操作（實際是先查後修改兩步操作）不具有原子性（原子操作具有原子性，複合操作不具有原子性）（如果要保證複合操作的原子性，可考慮各種鎖機制）

 

公衆號主要記錄各種源碼、面試題、微服務技術棧，幫忙關注一波，非常感謝