内存可见性 和 重排序

内存可见性

Store Buffer的延迟

1. 线程a 首先获取共享变量 x 的值，L1 L2缓存没有 去L3 获取也获取不到，所以去主内存 然后获取到了值 比如是0 即 x=0；然后线程a修改x 的值为1，此时 线程a的L1 L2 L3 和主内存都为1
2. 线程b 获取x的值，线程b的L1 L2缓存没有值，去L3获取到了值为1 ，此时将其修改为2 此时 线程b的L1 L2和L3 和 主内存都为2
3. 线程a 又需要获取变量x 然后在自己的L1 L2缓存中获取为1，问题发生了 ,明明线程b已经将变量修改为2为什么获取的x为1呢？ 这就是共享变量的内存不可见，也就是 线程b写入的值对线程a 不可见

   重排序

   Store Buffer的延迟写入是重排序的一种，称为内存重排序（Memory Ordering）。除此之外，还 有编译器和CPU的指令重排序

   重排序类型：

   1. 编译器重排序。
      对于没有先后依赖关系的语句，编译器可以重新调整语句的执行顺序。
   2. CPU指令重排序。
      在指令级别，让没有依赖关系的多条指令并行。
   3. CPU内存重排序。
      CPU有自己的缓存，指令的执行顺序和写入主内存的顺序不完全一致。

如何解决重排序

• final关键字
  • final关键字也有相应的happen-before语义
• volatile
• synchronized

  volatile

  volatile的三重功效：64位写入的原子性、内存可见性和禁止重排序

1. 线程在写入变量时 不会把值缓存在寄存器或者其他地方，而是直接把值刷新到主内存中
2. 线程在读取该共享变量的时候，不会使用当前线程的工作内存中的值 而是直接去主内存中获取最新值

   happen-before

   使用happen-before描述两个操作之间的内存可见性。

   1. 如果A happen-before B，意味着A的执行结果必须对B可见，也就是保证跨线程的内存可见性
   2. happen-before只确保如果A在B之前执行，则A的执行结果必须对B可见
   3. 定义了内存可见性的约束，也就定义了一系列重排序的约束
   4. 除了这些基本的happen-before规则，happen-before还具有传递性，即若A happen-before B，B happen-before C，则A happen-before C。

happen-before规则总结

1. 单线程中的每个操作，happen-before于该线程中任意后续操作。
   1. 编译器和CPU只能保证每个线程的as-if-serial语义
2. 对volatile变量的写，happen-before于后续对这个变量的读。
3. 对synchronized的解锁，happen-before于后续对这个锁的加锁。
4. 对final变量的写，happen-before于final域对象的读，happen-before于后续对final变量的读。

四个基本规则再加上happen-before的传递性，就构成JMM对开发者的整个承诺。在这个承诺以外
的部分，程序都可能被重排序，都需要开发者小心地处理内存可见性问题。