• 原子性、可见性、有序性与指令重排序


    并发编程常有三个概念:

    原子性:即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。

    可见性:指当多个线程访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看得到修改的值

    有序性:即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行

    对于物理机内存模型

    存在原子性,可实现可见性,但不满足有序性:

    会对指令进行重排序,即为了提高程序运行效率,可能会对输入代码进行优化,它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致,但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。

    java内存模型

    原子性:

    只保证了基本读取和赋值是原子性操作

    可见性:

    当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。(注意,只能是变量)

    另外,通过synchronized和Lock也能够保证可见性,synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码,并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。

    有序性:

    首先,Java允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性

    volatile                  通过volatile关键字来保证一定的“有序性”

    synchronized和Lock  通过synchronized和Lock来保证有序性,很显然,synchronized和Lock保证每个时刻是有一个线程执行同步代码,相当于是让线程顺序执行同步代码,自然就保证了有序性。

    先天的“有序性”         happens-before (先行发生)原则,如果两个操作的执行次序无法从happens-before原则推导出来,那么它们就不能保证它们的有序性,虚拟机可以随意地对它们进行重排序。

    happens-before 原则

    1. 程序次序规则:一个线程内,按照代码顺序,书写在前面的操作先行发生于书写在后面的操作

    2. 锁定规则:一个unLock操作先行发生于后面对同一个锁额lock操作

    3. volatile变量规则:对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作

    4. 传递规则:如果操作A先行发生于操作B,而操作B又先行发生于操作C,则可以得出操作A先行发生于操作C

    5. 线程启动规则:Thread对象的start()方法先行发生于此线程的每个一个动作

    6. 线程中断规则:对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程的代码检测到中断事件的发生

    7. 线程终结规则:线程中所有的操作都先行发生于线程的终止检测,我们可以通过Thread.join()方法结束、Thread.isAlive()的返回值手段检测到线程已经终止执行

    8. 对象终结规则:一个对象的初始化完成先行发生于他的finalize()方法的开始

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