锁的内存语义

锁是Java并发编程中最重要的同步机制。锁除了让临界区互斥执行外，还可以让释放锁的线程向获取同一个锁的线程发送消息。

锁的获取和释放

线程释放锁时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

线程获取锁时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。从而使得被监视器保护的临界区代码必须从主内存中读取共享变量。

在共享变量的可见性方面，锁的释放和获取和volatile是类似的。

对volatile变量进行写操作，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

对volatile变量进行读操作，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效。再从主内存中读取共享变量。

 

锁获取和释放内存处理流程：

• 线程A释放一个锁，实质上是线程A向接下来将要获取这个锁的某个线程发出了（线程A对共享变量所做修改的）消息。
• 线程B获取一个锁，实质上是线程B接收了之前某个线程发出的（在释放这个锁之前对共享变量所做修改的）消息。
• 线程A释放锁，随后线程B获取这个锁，这个过程实质上是线程A通过主内存向线程B发送消息。

 

concurrent包的实现

由于Java的CAS同时具有volatile读和volatile写的内存语义，因此Java线程之间的通信现在有了下面4种方式。
1）A线程写volatile变量，随后B线程读这个volatile变量。
2）A线程写volatile变量，随后B线程用CAS更新这个volatile变量。
3）A线程用CAS更新一个volatile变量，随后B线程用CAS更新这个volatile变量。
4）A线程用CAS更新一个volatile变量，随后B线程读这个volatile变量。

Java的CAS会使用现代处理器上提供的高效机器级别的原子指令，这些原子指令以原子方式对内存执行读-改-写操作，这是在多处理器中实现同步的关键。同时，volatile变量的读/写和CAS可以实现线程之间的通信。把这些特性整合在一起，就形成了整个concurrent包得以实现的基石。

分析concurrent包的源代码实现，会发现一个通用化的实现模式。

首先，声明共享变量为volatile。
然后，使用CAS的原子条件更新来实现线程之间的同步。同时，配合以volatile的读/写和CAS所具有的volatile读和写的内存语义来实现线程之间的通信。

AQS，非阻塞数据结构和原子变量类（java.util.concurrent.atomic包中的类），这些concurrent包中的基础类都是使用这种模式来实现的，而concurrent包中的高层类又是依赖于这些基础类来实现的。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　concurrent包的实现示意图

 

 

 

 

 

 

参考：

《Java并发编程艺术》