2019年Java大廠面試題講解（周陽） 之Volatile和JMM內存模型的可見性

Volatile和JMM內存模型的可見性

談談對Volatile的理解

JMM是什么

JMM的特性

可見性代碼驗證

JUC（java.util.concurrent）

進程和線程

進程：后臺運行的程序（我們打開的一個軟件，就是進程）

線程：輕量級的進程，并且一個進程包含多個線程（同在一個軟件內，同時運行窗口，就是線程）

并發和并行

并發：同時訪問某個東西，就是并發

并行：一起做某些事情，就是并行

JUC下的三個包

java.util.concurrent

java.util.concurrent.atomic

java.util.concurrent.locks

談談對Volatile的理解

Volatile在日常的單線程環境是應用不到的

Volatile是Java虛擬機提供的輕量級的同步機制（三大特性）

保證可見性

不保證原子性

禁止指令重排

JMM是什么

JMM是Java內存模型，也就是Java Memory Model，簡稱JMM，本身是一種抽象的概念，實際上并不存在，它描述的是一組規則或規范，通過這組規范定義了程序中各個變量（包括實例字段，靜態字段和構成數組對象的元素）的訪問方式

JMM關于同步的規定：

線程解鎖前，必須把共享變量的值刷新回主內存

線程解鎖前，必須讀取主內存的最新值，到自己的工作內存

加鎖和解鎖是同一把鎖

由于JVM運行程序的實體是線程，而每個線程創建時JVM都會為其創建一個工作內存（有些地方稱為棧空間），工作內存是每個線程的私有數據區域，而Java內存模型中規定所有變量都存儲在主內存，主內存是共享內存區域，所有線程都可以訪問**，但線程對變量的操作（讀取賦值等）必須在工作內存中進行，首先要將變量從主內存拷貝到自己的工作內存空間，然后對變量進行操作，操作完成后再將變量寫會主內存，**不能直接操作主內存中的變量，各個線程中的工作內存中存儲著主內存中的變量副本拷貝，因此不同的線程間無法訪問對方的工作內存，線程間的通信（傳值）必須通過主內存來完成，其簡要訪問過程：

數據傳輸速率：硬盤 < 內存 < < cache < CPU

上面提到了兩個概念：主內存 和 工作內存

主內存：就是計算機的內存，也就是經常提到的8G內存，16G內存

工作內存：但我們實例化 new student，那么 age = 25 也是存儲在主內存中

當同時有三個線程同時訪問 student中的age變量時，那么每個線程都會拷貝一份，到各自的工作內存，從而實現了變量的拷貝

即：JMM內存模型的可見性，指的是當主內存區域中的值被某個線程寫入更改后，其它線程會馬上知曉更改后的值，并重新得到更改后的值。

JMM的特性

JMM的三大特性，volatile只保證了兩個，即可見性和有序性，不滿足原子性

可見性

原子性

有序性

可見性代碼驗證

但我們對于成員變量沒有添加任何修飾時，是無法感知其它線程修改后的值

package com.moxi.interview.study.thread; /** * Volatile Java虛擬機提供的輕量級同步機制 * * 可見性（及時通知） * 不保證原子性 * 禁止指令重排 * * @author: 輕狂書生 * @create: 2020-03-09-15:58 */ import java.util.concurrent.TimeUnit; /** * 假設是主物理內存 */ class MyData { int number = 0; public void addTo60() { this.number = 60; } } /** * 驗證volatile的可見性 * 1. 假設int number = 0， number變量之前沒有添加volatile關鍵字修飾 */ public class VolatileDemo { public static void main(String args []) { // 資源類 MyData myData = new MyData(); // AAA線程 實現了Runnable接口的，lambda表達式 new Thread(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in"); // 線程睡眠3秒，假設在進行運算 try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 修改number的值 myData.addTo60(); // 輸出修改后的值 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t update number value:" + myData.number); }, "AAA").start(); while(myData.number == 0) { // main線程就一直在這里等待循環，直到number的值不等于零 } // 按道理這個值是不可能打印出來的，因為主線程運行的時候，number的值為0，所以一直在循環 // 如果能輸出這句話，說明AAA線程在睡眠3秒后，更新的number的值，重新寫入到主內存，并被main線程感知到了 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t mission is over"); /** * 最后輸出結果： * AAA come in * AAA update number value:60 * 最后線程沒有停止，并行沒有輸出 mission is over 這句話，說明沒有用volatile修飾的變量，是沒有可見性 */ } }

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輸出結果為

最后線程沒有停止，并行沒有輸出 mission is over 這句話，說明沒有用volatile修飾的變量，是沒有可見性

當我們修改MyData類中的成員變量時，并且添加volatile關鍵字修飾

/** * 假設是主物理內存 */ class MyData { /** * volatile 修飾的關鍵字，是為了增加 主線程和線程之間的可見性，只要有一個線程修改了內存中的值，其它線程也能馬上感知 */ volatile int number = 0; public void addTo60() { this.number = 60; } }

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最后輸出的結果為：

主線程也執行完畢了，說明volatile修飾的變量，是具備JVM輕量級同步機制的，能夠感知其它線程的修改后的值。

Java JVM 任務調度

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