Java保证共享变量“可见性”的机制

Java保证共享变量“可见性”的机制

Java代码在编译后会变成Java字节码，字节码被类加载器加载到JVM(Java虚拟机)，JVM执行字节码，最终转化为汇编指令在cpu上执行，Java中所使用的并发机制依赖于JVM的实现和cpu的指令。
在多线程中，有时候会遇到这种问题：当一个线程修改了共享变量时，另一个线程不知道这个变量已经被修改（数据修改不是修改原始数据，而是对拷贝的数据进行修改。）了，还是使用以前的变量（存放在一个缓存中），这就会造成某些线程看到的同一个变量的值是不一样的。共享变量的“可见性”就是针对这个问题来实现的。原理如下：

这种情况怎么解决呢？Java提供了两种解决方式：volatile的应用和synchronized的应用。

volatile的应用

如果一个字段被声明成volatile，Java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。下面我们详细讲解具体实现：
Java代码：

instance=new singleton();  //instance是volatile变量

转换成汇编代码为：

0x01a3deld:....;
0x01a3de24:lock addl ...

我们可以看到volatile变量修饰的共享变量进行写操作时会多出第二行汇编代码。lock前缀的指令在多喝处理器下会引发两件事：

• 将当前处理器缓存行的数据写回到内存。
• 写回内存的操作会使其他 cpu里缓存了该内存地址的数据无效。（通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是否过期了），然后从新从内存中把数据读到缓存里。

synchronized的实现原理和应用

当一个线程试图访问同步代码块时，它首先必须得到锁，退出或抛出异常时必须释放锁。
JVM是基于进入和退出Monitor对象来实现方法同步和代码块同步，当两者实现的细节不一样： - 代码块同步是使用monitorenter和monitorexit指令实现的
- 方法同步是使用另外一种方法实现的（具体方法未知，尴尬吗！），但同样可以使用上面两个指令来实现。