高效并发高级-黄金

多线程执行内存模型和特点

• 原子性：指一个操作是不可中断的，即使是在多个线程一起执行的时候，一个操作一旦开始不会被其他线程干扰
• 有序性：在并发时，程序的执行可能会出现乱序

为什么会出现乱序？

• 一条指令的执行是可以分为很多步骤的，每个步骤是又CPU不同的部件执行，每条指令都对应如下这五个步骤

1. 取指 IF
2. 译码和取寄存器操作数 ID
3. 执行或者有效地址计算 EX
4. 存储器访问 MEM
5. 写回 WB

•  如A=B+C；这里其实是3个指令
• 读B，读C，B+C，赋值，那么他的执行顺序在CPU中其实是这样的

• 图中的X是因为第二排指令还没有到MEM，所以没办法获取到C的值，就没办法计算，所以就先空出来，CUP对对这些指令进行进一步的优化，使得所有X都会被填充，这个过程称之为指令重排，正式因为这个原因，使得在并发时，程序的执行可能会出现乱序。

• 可见性：可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值，其他线程是否能够立即知道这个修改
• 编译器优化

 硬件优化（如写吸收，批操作）

 

• Hapepen-Before规则

1. 程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性，在代码层面上是按照顺序执行的
2. volatile规则：volatile变量的写，先发生于读，这保证了volatile变量的可见性
3. 锁规则：解锁（unlock）必然发生在随后的加锁（lock）前
4. 传递性：A先于B，B先于C，那么A必然先于C
5. 线程的start()方法先于它的每一个动作
6. 线程的所有操作先于线程的终结（Thread.join()）
7. 线程的中断（interrupt()）先于被中断线程的代码
8. 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法

• 对于volatile变量的特殊规则

1. 第一是保证了此变量对所有线程的可见性，这里的可见性是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是立即知道的，而普通变量不能做到这一点，如果使用volatile变量来控制并发，必须满足运算结果不依赖于变量的当前值，或者能够确保只有单一的现场修改变量的值。变量不需要与其他状态变量共同参与不变约束
2. 第二是禁止指令重排序优化

　　了解完特点之后，我们下一段来到好玩的知识，也是比较有意思的阶段