理解synchronized和volatile可见性

这两天抽空学习了JAVA中多线程下的内存可见性，希望能够用最明白的语言进行分享

什么是共享变量？什么是内存可见性？何为指令重排序？as-if-serial又是什么？synchronized和volatile是如何实现可见性？

标题解释

多线程在分布式系统中的使用无处不在，数据一致性和安全性面临着巨大的考验，每一条生产数据都需要有始有终，进而形成在业务逻辑上的一个闭环。

JMM内存模型

了解共享变量之前，我们先了解下JMM的内存模型。JMM提供了JAVA程序中各种变量的访问规则，以及在JVM中如何将变量存储到内存中以及从内存中如何读取变量的底层实现

共享变量和可见性

有一个变量在所有的线程中都存在副本，则这个变量就是共享变量；可见性：一个变量发生变更能够被其他线程知晓，则说明该变量具有可见性；特别注意：在JVM中，所有的变量都存在主内存当中，如果某一个变量被定义为共享变量，则该变量会相应的拷贝在每个线程对应的自主内存中

JVM内存模型两条规定（非常重要）

1：对所有的共享变量进行操作必须在每个线程的自主内存当中完成，然后再同步到主内存中。2：所有线程的共享变量不能直接互相传递，只能通过主内存来传递

总结，也就是说所有的线程操作共享变量必须经过主内存。

在JAVA语言中中实现可见性方式有synchronized 、volatile.

synchronized如何实现可见性？

我们都知道synchronized可以实现原子性，即充当线程之间的互斥锁功能。JMM规定synchronized的可见性必须满足两个条件：1)加锁时：必须清空当前线程自主内存里的共享变量，从主内存中重新读取一次共享变量；2)解锁前，必须把自主内存里的共享变量同步到主内存中。

线程是如何执行互斥代码(synchronized)：1>先获得互斥锁;2>清空自主内存;3>从主内存中拷贝最新的共享变量到自主内存中;4>执行代码;5>将自主内存中的共享变量刷新到主内存中;6>释放互斥锁

何为指令重排序？

指令重排序指代码的顺序和实际编译器的执行顺序不同，这样做的目的是编译器为了提高程序的执行效率而作的执行计划；

三种指令重排序：编译器优化的重排序（编译器实现）；指令级重排序（处理器实现）；内存系统重排序（处理器实现）

as-if-serial？

as-if-serial表示无论遵循哪种指令重排序，则执行结果必须和代码的执行结果一致

volatile如何实现可见性？

正式因为有了指令重排序机制，如果在单线程下，无论如何排序，执行结果不受影响。相反多线程环境下，可能导致共享变量在不同线程的执行过程中发生了更改。volatile所修饰的共享变量，禁止指令重排；其次当该变量只要被线程访问时，都会触发从主存中读取该变量的最新值，当该值发生变更时，会又一次将该值刷新到主存当中；

volatile不能保证其原子性，比如自增等操作

综上所述，很多时候，我们会发现，不用synchronized\volatile也会满足可见性、原子性等，但是突发情况就会产生生产脏数据了，进而引发生产问题。在jdk文档当中，分别对其注明：可能会出现线程非安全性问题。所以了解其工作原理和使用为线程安全提供保障