String apple = "消铅并苹果"
String A=egg
egg=apple
apple=A
system.out.print("egg="+egg+"apple="激芹+apple)
浅谈java内存模型不同的平台，内存模型是不一样的，但是jvm的内存模型规范是统一的。java的多线程并发问题最终都会反映在java的内存模型上，所谓线程安全无非要控制多个线程对某个资源的有序访问或修改。java的内存模型，要解决两个主要的问题：可见性和有序性。我们都知道计算机有高速缓存的存在，处理器并不是每次处理数据都是取内存的。JVM定义了自己的内存模型，屏蔽了底层平台内存管理细节，对于java开发人员，要解决的是在jvm内存模型的基础上，如何解决多线程的可见性和有序性。
那么，何谓可见性？ 多个线程之间是不能互相传递数据通信的，它们之间的沟通只能通过共享变量来进行。Java内存模型（JMM）规定了jvm有主内存，主内存是多个线程共享的。当new一个对象的时候，也是被分配在主内存中，每个线程都有自己的工作内存，工作内存存储了主存的某些对象的副本，当然线程的工作内存大小是有限制的。当线程 *** 作某个对象时，执行顺序如下：
(1) 从主存复制变量到当前工作内存 (read and load)
(2) 执行代码，改变共享变量值 (use and assign)
(3) 用工作内存数据刷新主存相关内容 (store and write) JVM规范定义了线程对主存的 *** 作指令：read，load，use，assign，store，write。当一个共享便变量在多个线程的工作内存中都有副本时，如果一个线程修改了这个共享变量，那么其他线程应该能够看到这个被修改后的值，这就是多线程的可见性问题。
那么，什么是有序性呢 ？线程在引用变量时不能直接从主内存中引用,如果线程工作内存中没有该变量,则嫌困物会从主内存中拷贝一个副本到工作内存中,这个过程为read-load,完成后线程会引用该副本。当同一线程再度引用该字段时,有可能重新从主存中获取变量副本(read-load-use),也有可能直接引用原来的副本 (use),也就是说 read,load,use顺序可以由JVM实现系统决定。
线程不能直接为主存中中字段赋值，它会将值指定给工作内存中的变量副本(assign),完成后这个变量副本会同步到主存储区(store- write)，至于何时同步过去，根据JVM实现系统决定.有该字段,则会从主内存中将该字段赋值到工作内存中,这个过程为read-load,完成后线程会引用该变量副本，当同一线程多次重复对字段赋值时,比如：
for(int i=0i<10i++)
a++
线程有可能只对工作内存中的副本进行赋值,只到最后一次赋值后才同步到主存储区，所以assign,store,weite顺序可以由JVM实现系统决定。假设有一个共享变量x，线程a执行x=x+1。从上面的描述中可以知尺搜道x=x+1并不是一个原子 *** 作，它的执行过程如下：
1 从主存中读取变量x副本到工作内存
2 给x加1
3 将x加1后的值写回主 存
如果另外一个线程b执行x=x-1，执行过程如下：
1 从主存中读取变量x副本到工作内存
2 给x减1
3 将x减1后的值写回主存
那么显然，最终的x的值是不可靠的。假设x现在为10，线程a加1，线程b减1，从表面上看，似乎最终x还是为10，但是多线程情况下会有这种情况发生：
1：线程a从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10
2：线程b从主存读取x副本到工作内存，工作内存中x值为10
3：线程a将工作内存中x加1，工作内存中x值为11
4：线程a将x提交主存中，主存芹液中x为11
5：线程b将工作内存中x值减1，工作内存中x值为9
6：线程b将x提交到中主存中，主存中x为9
同样，x有可能为11，如果x是一个银行账户，线程a存款，线程b扣款，显然这样是有严重问题的，要解决这个问题，必须保证线程a和线程b是有序执行的，并且每个线程执行的加1或减1是一个原子 *** 作。看看下面代码：
Java代码
1.public class Account {
2.
3.private int balance
4.
5.public Account(int balance) {
6.this.balance = balance
7.}
8.
9.public int getBalance() {
10.return balance
11.}
12.
13.public void add(int num) {
14.balance = balance + num
15.}
16.
17.public void withdraw(int num) {
18.balance = balance - num
19.}
20.
21.public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
22.Account account = new Account(1000)
23.Thread a = new Thread(new AddThread(account, 20), "add")
24.Thread b = new Thread(new WithdrawThread(account, 20), "withdraw")
25.a.start()
26.b.start()
27.a.join()
28.b.join()
29.System.out.println(account.getBalance())
30.}
31.
32.static class AddThread implements Runnable {
33.Account account
34.int amount
35.
36.public AddThread(Account account, int amount) {
37.this.account = account
38.this.amount = amount
39.}
40.
41.public void run() {
42.for (int i = 0i <200000i++) {
43.account.add(amount)
44.}
45.}
46.}
47.
48.static class WithdrawThread implements Runnable {
49.Account account
50.int amount
51.
52.public WithdrawThread(Account account, int amount) {
53.this.account = account
54.this.amount = amount
55.}
56.
57.public void run() {
58.for (int i = 0i <100000i++) {
59.account.withdraw(amount)
60.}
61.}
62.}
63.}
Java代码
1.public class Account {
2.
3.private int balance
4.
5.public Account(int balance) {
6.this.balance = balance
7.}
8.
9.public int getBalance() {
10.return balance
11.}
12.
13.public void add(int num) {
14.balance = balance + num
15.}
16.
17.public void withdraw(int num) {
18.balance = balance - num
19.}
20.
21.public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
22.Account account = new Account(1000)
23.Thread a = new Thread(new AddThread(account, 20), "add")
24.Thread b = new Thread(new WithdrawThread(account, 20), "withdraw")
25.a.start()
26.b.start()
27.a.join()
28.b.join()
29.System.out.println(account.getBalance())
30.}
31.
32.static class AddThread implements Runnable {
33.Account account
34.int amount
35.
36.public AddThread(Account account, int amount) {
37.this.account = account
38.this.amount = amount
39.}
40.
41.public void run() {
42.for (int i = 0i <200000i++) {
43.account.add(amount)
44.}
45.}
46.}
47.
48.static class WithdrawThread implements Runnable {
49.Account account
50.int amount
51.
52.public WithdrawThread(Account account, int amount) {
53.this.account = account
54.this.amount = amount
55.}
56.
57.public void run() {
58.for (int i = 0i <100000i++) {
59.account.withdraw(amount)
60.}
61.}
62.}
63.}
public class Account {
private int balance
public Account(int balance) {
this.balance = balance
}
public int getBalance() {
return balance
}
public void add(int num) {
balance = balance + num
}
public void withdraw(int num) {
balance = balance - num
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Account account = new Account(1000)
Thread a = new Thread(new AddThread(account, 20), "add")
Thread b = new Thread(new WithdrawThread(account, 20), "withdraw")
a.start()
b.start()
a.join()
b.join()
System.out.println(account.getBalance())
}
static class AddThread implements Runnable {
Account account
int amount
public AddThread(Account account, int amount) {
this.account = account
this.amount = amount
}
public void run() {
for (int i = 0i <200000i++) {
account.add(amount)
}
}
}
static class WithdrawThread implements Runnable {
Account account
int amount
public WithdrawThread(Account account, int amount) {
this.account = account
this.amount = amount
}
public void run() {
for (int i = 0i <100000i++) {
account.withdraw(amount)
}
}
}
}
第一次执行结果为10200，第二次执行结果为1060，每次执行的结果都是不确定的，因为线程的执行顺序是不可预见的。这是java同步产生的根源，synchronized关键字保证了多个线程对于同步块是互斥的，synchronized作为一种同步手段，解决java多线程的执行有序性和内存可见性，而volatile关键字只解决多线程的内存可见性问题。后面将会详细介绍。
synchronized关键字
上面说了，java用synchronized关键字做为多线程并发环境的执行有序性的保证手段之一。当一段代码会修改共享变量，这一段代码成为互斥区或临界区，为了保证共享变量的正确性，synchronized标示了临界区。典型的用法如下：
synchronized(锁){
临界区代码
}
为了保证银行账户的安全，可以 *** 作账户的方法如下：
刚才不是说了synchronized的用法是这样的吗：
synchronized(锁) {
临界区代码
}
那么对于public synchronized void add(int num)这种情况，意味着什么呢？其实这种情况，锁就是这个方法所在的对象。同理，如果方法是public static synchronized void add(int num)，那么锁就是这个方法所在的class。
理论上，每个对象都可以做为锁，但一个对象做为锁时，应该被多个线程共享，这样才显得有意义，在并发环境下，一个没有共享的对象作为锁是没有意义的。假如有这样的代码：
Java代码
1.public class ThreadTest{
2. public void test(){
1. Object lock=new Object()
2. synchronized (lock){
3.//do something
4. }
5. }
6.}
Java代码
1.public class ThreadTest{
2. public void test(){
3. Object lock=new Object()
4. synchronized (lock){
5.//do something
6. }
7. }
8.}
public class ThreadTest{
public void test(){
Object lock=new Object()
synchronized (lock){
//do something
}
}
}
lock变量作为一个锁存在根本没有意义，因为它根本不是共享对象，每个线程进来都会执行Object lock=new Object()每个线程都有自己的lock，根本不存在锁竞争。
每个锁对象都有两个队列，一个是就绪队列，一个是阻塞队列，就绪队列存储了将要获得锁的线程，阻塞队列存储了被阻塞的线程，当一个被线程被唤醒 (notify)后，才会进入到就绪队列，等待cpu的调度。当一开始线程a第一次执行account.add方法时，jvm会检查锁对象account 的就绪队列是否已经有线程在等待，如果有则表明account的锁已经被占用了，由于是第一次运行，account的就绪队列为空，所以线程a获得了锁，执行account.add方法。如果恰好在这个时候，线程b要执行account.withdraw方法，因为线程a已经获得了锁还没有释放，所以线程 b要进入account的就绪队列，等到得到锁后才可以执行。
一个线程执行临界区代码过程如下：
1 获得同步锁
2 清空工作内存
3 从主存拷贝变量副本到工作内存
4 对这些变量计算
5 将变量从工作内存写回到主存
6 释放锁
可见，synchronized既保证了多线程的并发有序性，又保证了多线程的内存可见性。
生产者/消费者模式
生产者/消费者模式其实是一种很经典的线程同步模型，很多时候，并不是光保证多个线程对某共享资源 *** 作的互斥性就够了，往往多个线程之间都是有协作的。
假设有这样一种情况，有一个桌子，桌子上面有一个盘子，盘子里只能放一颗鸡蛋，A专门往盘子里放鸡蛋，如果盘子里有鸡蛋，则一直等到盘子里没鸡蛋，B专门从盘子里拿鸡蛋，如果盘子里没鸡蛋，则等待直到盘子里有鸡蛋。其实盘子就是一个互斥区，每次往盘子放鸡蛋应该都是互斥的，A的等待其实就是主动放弃锁，B 等待时还要提醒A放鸡蛋。
如何让线程主动释放锁
很简单，调用锁的wait()方法就好。wait方法是从Object来的，所以任意对象都有这个方法。看这个代码片段：
Java代码
1.Object lock=new Object()//声明了一个对象作为锁
2.synchronized (lock) {
3. balance = balance - num
4. //这里放弃了同步锁，好不容易得到，又放弃了
5. lock.wait()
6.}
Java代码
1.Object lock=new Object()//声明了一个对象作为锁
2.synchronized (lock) {
3. balance = balance - num
4. //这里放弃了同步锁，好不容易得到，又放弃了
5. lock.wait()
6.}
Object lock=new Object()//声明了一个对象作为锁
synchronized (lock) {
balance = balance - num
//这里放弃了同步锁，好不容易得到，又放弃了
lock.wait()
}
如果一个线程获得了锁lock，进入了同步块，执行lock.wait()，那么这个线程会进入到lock的阻塞队列。如果调用 lock.notify()则会通知阻塞队列的某个线程进入就绪队列。
声明一个盘子，只能放一个鸡蛋
Java代码
1.package com.jameswxx.synctest
2.public class Plate{
1. List<Object>eggs=new ArrayList<Object>()
2. public synchronized Object getEgg(){
3. if(eggs.size()==0){
4.try{
5.wait()
6.}catch(InterruptedException e){
7.}
8. }
9.
10.Object egg=eggs.get(0)
11.eggs.clear()//清空盘子
12.notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
13.return egg
14.}
15.
16. public synchronized void putEgg(Object egg){
17.If(eggs.size()>0){
18. try{
19. wait()
20. }catch(InterruptedException e){
21. }
22.}
23.eggs.add(egg)//往盘子里放鸡蛋
24.notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
25. }
26.}
Java代码
1.package com.jameswxx.synctest
2.public class Plate{
3. List<Object>eggs=new ArrayList<Object>()
4. public synchronized Object getEgg(){
5. if(eggs.size()==0){
6.try{
7.wait()
8.}catch(InterruptedException e){
9.}
10. }
11.
12.Object egg=eggs.get(0)
13.eggs.clear()//清空盘子
14.notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
15.return egg
16.}
17.
18. public synchronized void putEgg(Object egg){
19.If(eggs.size()>0){
20. try{
21. wait()
22. }catch(InterruptedException e){
23. }
24.}
25.eggs.add(egg)//往盘子里放鸡蛋
26.notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
27. }
28.}
package com.jameswxx.synctest
public class Plate{
List<Object>eggs=new ArrayList<Object>()
public synchronized Object getEgg(){
if(eggs.size()==0){
try{
wait()
}catch(InterruptedException e){
}
}
Object egg=eggs.get(0)
eggs.clear()//清空盘子
notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
return egg
}
public synchronized void putEgg(Object egg){
If(eggs.size()>0){
try{
wait()
}catch(InterruptedException e){
}
}
eggs.add(egg)//往盘子里放鸡蛋
notify()//唤醒阻塞队列的某线程到就绪队列
}
}
声明一个Plate对象为plate，被线程A和线程B共享，A专门放鸡蛋，B专门拿鸡蛋。假设
1 开始，A调用plate.putEgg方法，此时eggs.size()为0，因此顺利将鸡蛋放到盘子，还执行了notify()方法，唤醒锁的阻塞队列的线程，此时阻塞队列还没有线程。
2 又有一个A线程对象调用plate.putEgg方法，此时eggs.size()不为0，调用wait()方法，自己进入了锁对象的阻塞队列。
3 此时，来了一个B线程对象，调用plate.getEgg方法，eggs.size()不为0，顺利的拿到了一个鸡蛋，还执行了notify()方法，唤醒锁的阻塞队列的线程，此时阻塞队列有一个A线程对象，唤醒后，它进入到就绪队列，就绪队列也就它一个，因此马上得到锁，开始往盘子里放鸡蛋，此时盘子是空的，因此放鸡蛋成功。
4 假设接着来了线程A，就重复2；假设来料线程B，就重复3。
整个过程都保证了放鸡蛋，拿鸡蛋，放鸡蛋，拿鸡蛋。
volatile关键字
volatile是java提供的一种同步手段，只不过它是轻量级的同步，为什么这么说，因为volatile只能保证多线程的内存可见性，不能保证多线程的执行有序性。而最彻底的同步要保证有序性和可见性，例如synchronized。任何被volatile修饰的变量，都不拷贝副本到工作内存，任何修改都及时写在主存。因此对于Valatile修饰的变量的修改，所有线程马上就能看到，但是volatile不能保证对变量的修改是有序的。什么意思呢？假如有这样的代码：
Java代码
1.public class VolatileTest{
2. public volatile int a
3. public void add(int count){
4. a=a+count
5. }
6.}
Java代码
1.public class VolatileTest{
2. public volatile int a
3. public void add(int count){
4. a=a+count
5. }
6.}
public class VolatileTest{
public volatile int a
public void add(int count){
a=a+count
}
}
当一个VolatileTest对象被多个线程共享，a的值不一定是正确的，因为a=a+count包含了好几步 *** 作，而此时多个线程的执行是无序的，因为没有任何机制来保证多个线程的执行有序性和原子性。volatile存在的意义是，任何线程对a的修改，都会马上被其他线程读取到，因为直接 *** 作主存，没有线程对工作内存和主存的同步。所以，volatile的使用场景是有限的，在有限的一些情形下可以使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件:
1)对变量的写 *** 作不依赖于当前值。
2)该变量没有包含在具有其他变量的不变式中
Volatile只保证了可见性，所以Volatile适合直接赋值的场景，如
Java代码
1.public class VolatileTest{
2. public volatile int a
1. public void setA(int a){
2. this.a=a
3. }
4.}
Java代码
1.public class VolatileTest{
2. public volatile int a
3. public void setA(int a){
4. this.a=a
5. }
6.}
public class VolatileTest{
public volatile int a
public void setA(int a){
this.a=a
}
}
在没有volatile声明时，多线程环境下，a的最终值不一定是正确的，因为this.a=a涉及到给a赋值和将a同步回主存的步骤，这个顺序可能被打乱。如果用volatile声明了，读取主存副本到工作内存和同步a到主存的步骤，相当于是一个原子 *** 作。所以简单来说，volatile适合这种场景：一个变量被多个线程共享，线程直接给这个变量赋值。这是一种很简单的同步场景，这时候使用volatile的开销将会非常小。
Java代码
1.public synchronized void add(int num) {
2. balance = balance + num
3.}
4.public synchronized void withdraw(int num) {
5. balance = balance - num
6.}
Java代码
1.public synchronized void add(int num) {
2. balance = balance + num
3.}
4.public synchronized void withdraw(int num) {
5. balance = balance - num
6.}
public class CCC {public static void main(String[] args) {
for(int i=0i++){
if(i%2==1 &&i%3==2 &&i%5==4){
System.out.println(i)
break
}
}
}
}
运尺高行陵消尺结果桥枣：
29
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