Java 內(nèi)存模型中的可見性、原子性和有序性。

可見性：可見性，是指線程之間的可見性，一個(gè)線程修改的狀態(tài)對(duì)另一個(gè)線程是可見的。
原子性：原子是世界上的最小單位，具有不可分割性。比如 a=0；（a非long和double類型） 這個(gè)操作是不可分割的，那么我們說這個(gè)操作時(shí)原子操作。再比如：a++； 這個(gè)操作實(shí)際是a = a + 1；是可分割的，所以他不是一個(gè)原子操作。非原子操作都會(huì)存在線程安全問題，需要我們使用同步技術(shù)（sychronized）來讓它變成一個(gè)原子操作。
有序性：Java 語言提供了 volatile 和 synchronized 兩個(gè)關(guān)鍵字來保證線程之間操作的有序性，volatile 是因?yàn)槠浔旧戆敖怪噶钪嘏判颉钡恼Z義，synchronized 是由“一個(gè)變量在同一個(gè)時(shí)刻只允許一條線程對(duì)其進(jìn)行 lock 操作”這條規(guī)則獲得的，此規(guī)則決定了持有同一個(gè)對(duì)象鎖的兩個(gè)同步塊只能串行執(zhí)行。

volatile的工作流程

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volatile的底層原理

voliate緩存可見性實(shí)現(xiàn)原理：

底層實(shí)現(xiàn)主要是通過匯編lock前綴指令，它會(huì)鎖定這塊區(qū)域內(nèi)的緩存（緩存行鎖定）并會(huì)回寫到主內(nèi)存。

IA-32架構(gòu)開發(fā)者對(duì)lock指令的解釋：
1)會(huì)將當(dāng)前處理器緩存行的數(shù)據(jù)立即寫會(huì)系統(tǒng)主存
2）這個(gè)寫回內(nèi)存的操作會(huì)引起在其他cpu里緩存了該內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)無效（MES協(xié)議）

線程2將initFlag的值store到主內(nèi)存時(shí)要通過總線，cpu總線嗅探機(jī)制監(jiān)聽到initFlag值被修改，線程1的initFlag失效，線程1需要重新read initFlag的值。

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volatile為什么不能保證原子性?

例如你讓一個(gè)volatile的integer自增（i++），其實(shí)要分成3步：
1）讀取volatile變量值到local；
2）增加變量的值；
3）把local的值寫回，讓其它的線程可見。這3步的jvm指令為：

mov    0xc(%r10),%r8d ; Load
inc    %r8d           ; Increment
mov    %r8d,0xc(%r10) ; Store
lock addl $0x0,(%rsp) ; StoreLoad Barrier

從Load到store到內(nèi)存屏障，一共4步，其中最后一步j(luò)vm讓這個(gè)最新的變量的值在所有線程可見，也就是最后一步讓所有的CPU內(nèi)核都獲得了最新的值，但中間的幾步（從Load到Store）是不安全的，中間如果其他的CPU修改了值將會(huì)丟失

volatile如何實(shí)現(xiàn)禁止指令重排/有序性?

為了實(shí)現(xiàn)volatile的內(nèi)存語義，編譯器在生成字節(jié)碼時(shí)，會(huì)在指令序列中插入“內(nèi)存屏障”來禁止特定類型的處理器重排序。然而，對(duì)于編譯器來說，發(fā)現(xiàn)一個(gè)最優(yōu)布置來最小化插入屏障的總數(shù)幾乎不可能，為此，Java內(nèi)存模型采取保守策略：
在每個(gè)volatile寫操作的前面插入一個(gè)StoreStore屏障。
在每個(gè)volatile寫操作的后面插入一個(gè)StoreLoad屏障。
在每個(gè)volatile讀操作的后面插入一個(gè)LoadLoad屏障。
在每個(gè)volatile讀操作的后面插入一個(gè)LoadStore屏障。

內(nèi)存屏障是什么東西呢？

內(nèi)存屏障，又稱內(nèi)存柵欄，是一個(gè) CPU 指令。
在程序運(yùn)行時(shí)，為了提高執(zhí)行性能，編譯器和處理器會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序，JMM 為了保證在不同的編譯器和 CPU 上有相同的結(jié)果，通過插入特定類型的內(nèi)存屏障來禁止+ 特定類型的編譯器重排序和處理器重排序，插入一條內(nèi)存屏障會(huì)告訴編譯器和 CPU：不管什么指令都不能和這條 Memory Barrier 指令重排序。

volatile的應(yīng)用場(chǎng)景

1）定期 “發(fā)布” 觀察結(jié)果供程序內(nèi)部使用?！纠纭考僭O(shè)有一種環(huán)境傳感器能夠感覺環(huán)境溫度。一個(gè)后臺(tái)線程可能會(huì)每隔幾秒讀取一次該傳感器，并更新包含當(dāng)前文檔的 volatile 變量。然后，其他線程可以讀取這個(gè)變量，從而隨時(shí)能夠看到最新的溫度值。

2）volatile 變量的規(guī)范使用僅僅是使用一個(gè)布爾狀態(tài)標(biāo)志，用于指示發(fā)生了一個(gè)重要的一次性事件，例如完成初始化或請(qǐng)求停機(jī)。

3）如果讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過寫操作，您可以結(jié)合使用內(nèi)部鎖和 volatile 變量來減少公共代碼路徑的開銷。

如下顯示的線程安全的計(jì)數(shù)器，使用 synchronized 確保增量操作是原子的，并使用 volatile 保證當(dāng)前結(jié)果的可見性。如果更新不頻繁的話，該方法可實(shí)現(xiàn)更好的性能，因?yàn)樽x路徑的開銷僅僅涉及 volatile 讀操作，這通常要優(yōu)于一個(gè)無競(jìng)爭(zhēng)的鎖獲取的開銷。

1.  @ThreadSafe  
2.  public class CheesyCounter {  
3.  // Employs the cheap read-write lock trick  
4.  // All mutative operations MUST be done with the 'this' lock held  
5.  @GuardedBy("this") private volatile int value;  

7.  //讀操作，沒有synchronized，提高性能  
8.  public int getValue() {   
9.  return value;   
10.  }   

12.  //寫操作，必須synchronized。因?yàn)閤++不是原子操作  
13.  public synchronized int increment() {  
14.  return value++;  
15.  }