volatile是什么

volatile是什么？#

java.util.concurrent包下面 concurrent并发的意思
并行与并发

• 并发： 同时访问某个东西，就是并发
• 并行： 一起做某些东西，就是并行
  JUC下的三个包
• java.util.concurrent
  - java.util.concurrent.atomic
  - java.util.concurrent.locks
  volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制，基本遵守了JMM规范

1. 保证可见性
2. 不保证原子性
3. 禁止指令重排

谈一谈JMM(java内存模型)#

1. 可见性
2. 原子性
3. 有序性
   本身是一种抽象的概念并不真实存在，它描述的是一组规则和规范，通过这组规范定义了程序中各个变量（包括实例字段，静态字段和构成数组对象的元素）的访问机制

JMM关于同步的规定：

1. 线程解锁前，必须把共享变量的值刷新回主内存
2. 线程加锁前，必须读取主内存的最新值回到自己的工作内存
3. 加锁和解锁是同一把锁

可见性#

硬盘<内存<cpu
在cpu和内存之间有缓存cache

由于JVM运行的程序的实体是线程，而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存（有些地方称为栈空间），工作内存是每个线程的私有数据区域，而java内存模型中规定所有变量都存储在主内存。主内存是共享内存区域，所有的线程都可以访问，但线程对变量的操作必须在工作内存中进行，首先将变量从主内存拷贝到自己的工作内存，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量写回到主内存。不能直接操作主内存的变量，各个线程中的工作内存存储着主内存中的变量副本拷贝，因此不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的通信（传值）必须通过主内存来进行，简要访问过程如下图：

第一步：将共享变量拷贝到线程自己的工作内存中
第二步：将变量修改后写回主内存中
第三步：要让其他人都知道自己修改了刚才的值。

上面提到了两个概念：主内存和工作内存
主内存：就是计算机的内存，也就是经常提到的8G 内存 16G内存
工作内存：我们实体化new student，那么age=25存储在主内存中，当我们有三个线程同时访问student的age变量时，那么每个线程都会拷贝一份到各自的工作内存，从而实现了变量的拷贝

缓存一致性#

为什么这里主线程某个值被更改后，其他线程能马上知晓呢？其实这里用到了总线嗅探技术

在说嗅探技术之前，首先谈一谈缓存一致性的问题，就是当多个处理器运算任务都涉及到同一块主内存区域的时候，将可能导致各自的缓存数据不一。
为了解决缓存一致性问题，需要各个处理器访问缓存的时候遵守一些协议，在读写时，根据协议进行操作，这类协议有MSI,MESI等等。

MESI#

当CPU写数据时，如果发现操作的变量是共享数据，即在其他cpu也存在该变量的副本，会发出信号通知其他cpu将该内存变量的缓存行设置为无效，因此当其他cpu读取这个变量时，发现自己缓存该变量行是无效的，那么它就会从内存中重新读取。

总线嗅探#

那么是如何发现数据是否失效呢？
这里用到了总线嗅探技术，就是每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据类检查自己缓存值是否过期了，当处理器发现自己的缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置为无效状态，当处理器对这个数据进行修改的时候，会重新从内存中把数据读取到处理器缓存中。

总线风暴#

总线嗅探技术有哪些缺点？
由于volatile的MEDI缓存一致性，需要不断的从主内存嗅探和CAS循环，无效的交互会导致总线宽带达到峰值，因此不要大量使用volatile关键字，至于什么时候使用volatile，什么时候用锁以及syschonized都是需要根据实际场景的。

可见性代码验证说明#

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class MyDate{
    int number = 0;
    public void addTO60(){
        this.number = 60;
    }
}

/**
 * 验证volatile的可见性
 * 1.1假设int number = 0; number 变量之前根本没有添加volatile关键字修饰
 */
public class VolatileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyDate myDate = new MyDate();

        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"/t come in");
            //暂停一会儿线程
            try{
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
            }catch (InterruptedException e){
                e.printStackTrace();
            }
            myDate.addTO60();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t updated number value"+myDate.number);
        },"AAA").start();

        //第二个线程就是我们的main线程
        while(myDate.number==0){
            //main线程就一直在这里循环等待，直到number不再等于零
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t mission is over");
    }
}

运行结果

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AAA/t come in
AAA	 updated number value60

main线程就一直在这里循环等待
当我们加上volatile关键字后

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class MyDate{
    volatile int  number = 0;
    public void addTO60(){
        this.number = 60;
    }
}

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AAA/t come in
AAA	 updated number value60
main	 mission is over