高效并发高级黄金

多线程执行内存模型和特点

• 原子性&＃xff1a;指一个操作是不可中断的&＃xff0c;即使是在多个线程一起执行的时候&＃xff0c;一个操作一旦开始不会被其他线程干扰
• 有序性&＃xff1a;在并发时&＃xff0c;程序的执行可能会出现乱序

为什么会出现乱序&＃xff1f;

• 一条指令的执行是可以分为很多步骤的&＃xff0c;每个步骤是又CPU不同的部件执行&＃xff0c;每条指令都对应如下这五个步骤

1. 取指 IF
2. 译码和取寄存器操作数 ID
3. 执行或者有效地址计算 EX
4. 存储器访问 MEM
5. 写回 WB

•  如A&＃61;B&＃43;C&＃xff1b;这里其实是3个指令
• 读B&＃xff0c;读C&＃xff0c;B&＃43;C&＃xff0c;赋值&＃xff0c;那么他的执行顺序在CPU中其实是这样的

• 图中的X是因为第二排指令还没有到MEM&＃xff0c;所以没办法获取到C的值&＃xff0c;就没办法计算&＃xff0c;所以就先空出来&＃xff0c;CUP对对这些指令进行进一步的优化&＃xff0c;使得所有X都会被填充&＃xff0c;这个过程称之为指令重排&＃xff0c;正式因为这个原因&＃xff0c;使得在并发时&＃xff0c;程序的执行可能会出现乱序。

• 可见性&＃xff1a;可见性是指当一个线程修改了某一个共享变量的值&＃xff0c;其他线程是否能够立即知道这个修改
• 编译器优化

 硬件优化&＃xff08;如写吸收&＃xff0c;批操作&＃xff09;

• Hapepen-Before规则

1. 程序顺序原则&＃xff1a;一个线程内保证语义的串行性&＃xff0c;在代码层面上是按照顺序执行的
2. volatile规则&＃xff1a;volatile变量的写&＃xff0c;先发生于读&＃xff0c;这保证了volatile变量的可见性
3. 锁规则&＃xff1a;解锁&＃xff08;unlock&＃xff09;必然发生在随后的加锁&＃xff08;lock&＃xff09;前
4. 传递性&＃xff1a;A先于B&＃xff0c;B先于C&＃xff0c;那么A必然先于C
5. 线程的start()方法先于它的每一个动作
6. 线程的所有操作先于线程的终结&＃xff08;Thread.join()&＃xff09;
7. 线程的中断&＃xff08;interrupt()&＃xff09;先于被中断线程的代码
8. 对象的构造函数执行结束先于finalize()方法

• 对于volatile变量的特殊规则

1. 第一是保证了此变量对所有线程的可见性&＃xff0c;这里的可见性是指当一条线程修改了这个变量的值&＃xff0c;新值对于其他线程来说是立即知道的&＃xff0c;而普通变量不能做到这一点&＃xff0c;如果使用volatile变量来控制并发&＃xff0c;必须满足运算结果不依赖于变量的当前值&＃xff0c;或者能够确保只有单一的现场修改变量的值。变量不需要与其他状态变量共同参与不变约束
2. 第二是禁止指令重排序优化

　　了解完特点之后&＃xff0c;我们下一段来到好玩的知识&＃xff0c;也是比较有意思的阶段