第三章 Java内存模型之顺序一致性⑤

接上一章Java内存模型之重排序,我们来了解下顺序一致性。

学习完重排序之后，顺序一致性这个概念，也就很好懂了。

顺序一致性内存模型是一个理论参考模型，在设计的时候，处理器的内存模型和编程语言的内存模型都会以顺序一致性内存模型作为参考。也就是为行业制定了一系列的标准。

一致性分三点来说明：

1）数据竞争与顺序一致性
2）顺序一致性内存模型
3）未同步程序的执行特性

数据竞争与顺序一致性

当程序没有正确同步的时候，可能会存在数据竞争。

何为数据竞争？

在一个线程中写一个变量。在另一个线程读同一个变量。写和读没有同步来排序。就会发生数据竞争。当发生数据竞争的时候，执行的结果很可能是千奇百怪，和预期是不符合的。

如果程序是正确同步的，那么程序的执行顺序将一致性，就是程序的执行结果和程序在一致性内存模型中执行的结果是相同的。这一点来说，对我们程序员是很重要的一个保证。只要我们使用正确的同步，那么顺序一致性就会被保持。（使用synchronize，volatile，final都可以）

顺序一致性内存模型

它是一个被计算机科学家理想化了的理论参考模型（划重点）

这个模型给程序员提供了一个极强的内存可见性的保证。顺序一致性内存模型有两大特性：

1）一个程序中的所有操作都必须按照程序的顺序来执行。
2）（不管同步与否）所有线程都只能看到一个单一的操作执行顺序。在顺序一致性内存模型中，每个操作都必须原子执行且立刻对所有线程可见。

怎么解释这两个特性呢？这么理解啊，顺序一致性模型有个单一的全局变量，这个内存通过左右摆动开关连接任一个线程，同时每个线程必须按照程序的顺序来执行内存读/写操作。也就是强行把内存读/写并行变成了串行，然后所有操作又具有顺序关系了。

比如:
A1 -> A2 -> A3
B1->b2->B3

如果同步正确可能 A1 -> A2 -> A3 -> B1->B2->B3
或者B1->b2->B3 ->A1 -> A2 -> A3
保证了整体和单个线程的顺序。

但是如果没有同步，那么很可能
A1 -> B1 -> A2 -> A3->B2->B3
或者 其他单线程顺序正确，但是整体顺序乱序的结果。
但是因为顺序一致性内存模型的保证，所以虽然乱序，但是每个线程看到的顺序是一致的。

但是在我们的 JMM 是没有这个保证的，所以未同步的不仅无序而且每个线程看到的顺序很可能也是不一样的。比如当前线程把写过的数据缓存在本地内存，还没刷新到住内存的时候，这个写操作仅仅对当前线程可见，对于别的线程是不可见的。只有刷新到主内存后，别的线程才对这个写操作可见。所以这就导致了不同线程看到的顺序也可能不同。

这就是实际JMM和顺序一致性模型的区别：保证两个线程的整体顺序，对于线程内不影响结果，没有依赖关系的可以重排序。

所以 JMM 在具体实现上的基本原则是：在不改变（正确同步的）程序执行的结果为前提，尽可能为编译器和处理的优化打开便利之门，你们可以重排序，但是别把我程序搞乱就行。

未同步程序的执行特性

JMM 不保证未同步程序的执行结果与该程序在顺序一致性模型中的执行结果一致。JMM 只提供最小的安全性：线程执行时读取到的值，要么是之前某个线程写入的值，要么是默认值。JMM 只保证线程读取操作的值不会无中生有。JMM 在堆上分配对象时，会对内存空间进行清零，然后才会分配对象，（JMM 内部会同步这个操作），所以在已经清零额内存空间中分配对象的时候，域的默认初始化已经完成了。

最后来说明下 JMM 和数据一致性模型的差别：

1）顺序一致性模型会保证单线程内的操作都是按程序顺序来执行的。但是 JMM 不保证单线程内的操作都是按程序顺序来执行的。但是保证在单线程中的结果是正确的。为了性能嘛，可以理解。
2）顺序一致性模型会保证所有的线程看到的执行顺序是一致的。但是 JMM 不保证。（保证不了啊）
3）JMM 不保证对64位的long和double变量的写操作的原子性操作。JSR-133后读是原子性的。但是顺序一致性模型会保证。