一、可见性
public class SynctestApplication {
//底层使用了lock指令实现锁缓存行
//-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -Xcomp
private volatile boolean flag = true;
public void refresh() {
flag = false;
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "fix flag");
}
public void load() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "start------");
int i = 0;
while (flag) {
i++;
//什么也不做
//System.out.println("-----------");
//休眠1秒 ----- 能
//shortWait(1000000); 缓存是否失效,线程栈中的缓存有个过期时间
//休眠0.1秒 ---- 不能
//shortWait(1000);
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "jump for: i= " + i);
}
public static void main(String[] args) {
SynctestApplication test = new SynctestApplication();
new Thread(() -> test.load(), "threadA").start();
try {
Thread.sleep(2000);
new Thread(() -> test.refresh(), "threadB").start();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//1毫秒=1000微秒 1毫秒=1000 000纳秒
public static void shortWait(long interval) {
//nanoTime()返回的是纳秒
long start = System.nanoTime();
long end;
do {
end = System.nanoTime();
} while(start + interval >= end);
}
}
上图中是硬件架构,其实JMM内存模型和这个模型是一样的,只不过JMM操作的各个逻辑块,其实底层都是和上面的各个硬件有映射关系。
volatile的可见性其实就是利用了缓存一致协议(锁缓存行)(MESI)(M:修改 <----E:独占 <---- S:共享 <---- I:失效)。多个线程共享一个变量的时候,会将共享变量缓存到自己的缓存栈中,当当前这个变量是被valatile修饰的时候,那个这个变量所在的缓存行,就会被上面的MESI四种状态所标记,当前就会保证只要有一个线程修改了共享变量,总线利用总线嗅探会监测到当前的变化,并把其它缓存中的该变量的状态修改为I无效,其它线程如果需要获取该变量,都需要重新从主存中读取数据。
修改当前缓存中的共享变量对于当前线程来说是线程安全的,但是对被volatile修饰的变量来说,多个线程共同操作这个变量的时候,这个过程就不是线程安全的,所以volatile并不是线程安全的。下面是一个例子
private static volatile long sum = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int i=0; i<5; ++i) {
new Thread(()->{
for (int j=0; j<1000; ++j) {
sum++;
}
}).start();
}
System.out.println(sum);//sum每次输出来的值,都不是我想要的
}
注意:如果多个核的线程在操作同一个缓存行中的不同变量数据,那么就会出现频繁的缓存失效,即使在代码层面看这两个线程操作的数据之间完全没有关系。这种不合理的资源竞争情况就是伪共享
public class FalseSharing {
public static void main(String[] args) {
try {
testPointer(new Pointer());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private static void testPointer(Pointer pointer) throws InterruptedException {
long start = System.currentTimeMillis();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
pointer.x++;
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 100000000; i++) {
pointer.y++;
}
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println(System.currentTimeMillis() - start);
}
}
class Pointer {
public volatile long x;
public long a,b,c,d,e,f,g;//避免伪共享,加上x刚好是64字节,没加这一行,执行时间大概是3秒,加了以后,执行时间是0.5毫秒
public volatile long y;
}
二、有序性(实现了相当于内存屏障的功能)
public class ReOrder {
//保证有序性,禁止重排序
private volatile static ReOrder myInstance;
public static ReOrder getMyInstance() {
if (myInstance == null) {
synchronized (ReOrder.class) {
if (myInstance == null) {
myInstance = new ReOrder();
}
}
}
return myInstance;
}
public static void main(String[] args) {
ReOrder.getMyInstance();
}
}
为什么会有重排序呢???
从上图中可以看出来(1)(2)执行的结果都一样,但是对应的数据加载的指令却不一样,一个load代表从内存中加载一次数据通过高速缓存到cpu的过程,如果有重排序,那么就会减少一次这样的过程,这样的性能就比较高