緩存一致性問(wèn)題

JVM緩存一致性問(wèn)題解決協(xié)議？

java內(nèi)存模型中定義了以下8中操作來(lái)完成主內(nèi)存與工作內(nèi)存之間交互的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)：

1、luck（鎖定）：作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)變量標(biāo)示為一條線(xiàn)程獨(dú)占的狀態(tài)。

2、unlock（解鎖）：作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來(lái)，釋放后的變量才可以被其他線(xiàn)程鎖定。

3、read（讀取）：作用于主內(nèi)存的變量，它把一個(gè)變量的值從主內(nèi)存?zhèn)鬏數(shù)焦ぷ鲀?nèi)存中，以便隨后的load動(dòng)作使用。

4、load（載入）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把read操作從主內(nèi)存中得到的變量值放入工作內(nèi)存的變量副本中。

5、use（使用）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量的值傳遞給執(zhí)行引擎，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)需要使用到變量的值得字節(jié)碼指令時(shí)將會(huì)執(zhí)行這個(gè)操作。

6、assign（賦值）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把一個(gè)從執(zhí)行引擎接收到的值賦給工作內(nèi)存的變量，每當(dāng)虛擬機(jī)遇到一個(gè)給變量賦值的字節(jié)碼指令時(shí)執(zhí)行這個(gè)操作。

7、store（存儲(chǔ)）：作用于工作內(nèi)存的變量，它把工作內(nèi)存中的一個(gè)變量的值傳遞到主內(nèi)存中，以便隨后的write操作使用。

8、write（寫(xiě)入）：作用于主內(nèi)存的變量，它把store操作從工作內(nèi)存中得到的變量值放入主內(nèi)存的變量中。

Java內(nèi)存模型還規(guī)定了執(zhí)行上述8種基本操作時(shí)必須滿(mǎn)足如下規(guī)則：

1、不允許read和load、store和write操作之一單獨(dú)出現(xiàn)，以上兩個(gè)操作必須按順序執(zhí)行，但沒(méi)有保證必須連續(xù)執(zhí)行，也就是說(shuō)，read與load之間、store與write之間是可插入其他指令的。

2、不允許一個(gè)線(xiàn)程丟棄它的最近的assign操作，即變量在工作內(nèi)存中改變了之后必須把該變化同步回主內(nèi)存。

3、不允許一個(gè)線(xiàn)程無(wú)原因地（沒(méi)有發(fā)生過(guò)任何assign操作）把數(shù)據(jù)從線(xiàn)程的工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存中。

4、一個(gè)新的變量只能從主內(nèi)存中“誕生”，不允許在工作內(nèi)存中直接使用一個(gè)未被初始化（load或assign）的變量，換句話(huà)說(shuō)就是對(duì)一個(gè)變量實(shí)施use和store操作之前，必須先執(zhí)行過(guò)了assign和load操作。

5、一個(gè)變量在同一個(gè)時(shí)刻只允許一條線(xiàn)程對(duì)其執(zhí)行l(wèi)ock操作，但lock操作可以被同一個(gè)條線(xiàn)程重復(fù)執(zhí)行多次，多次執(zhí)行l(wèi)ock后，只有執(zhí)行相同次數(shù)的unlock操作，變量才會(huì)被解鎖。

6、如果對(duì)一個(gè)變量執(zhí)行l(wèi)ock操作，將會(huì)清空工作內(nèi)存中此變量的值，在執(zhí)行引擎使用這個(gè)變量前，需要重新執(zhí)行l(wèi)oad或assign操作初始化變量的值。

7、如果一個(gè)變量實(shí)現(xiàn)沒(méi)有被lock操作鎖定，則不允許對(duì)它執(zhí)行unlock操作，也不允許去unlock一個(gè)被其他線(xiàn)程鎖定的變量。

8、對(duì)一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前，必須先把此變量同步回主內(nèi)存（執(zhí)行store和write操作）。

先行發(fā)生原則

程序次序規(guī)則（PRogram Order Rule）：在一個(gè)線(xiàn)程中，按照程序代碼順序，書(shū)寫(xiě)在前面的代碼操作先行發(fā)生于后面的操作

管程鎖定規(guī)則（Monitor Lock Rule）：一個(gè) unlock 操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一個(gè)鎖的 lock 操作。“后面”指的是時(shí)間的先后順序。

volatile 變量規(guī)則（Volatile Variable Rule）：對(duì)一個(gè) volatile 變量的寫(xiě)操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作。“后面”指的是時(shí)間的先后順序。

線(xiàn)程啟動(dòng)規(guī)則（Thread Start Rule）：Thread 對(duì)象的 start() 方法先行發(fā)生于此線(xiàn)程的每一個(gè)動(dòng)作。

線(xiàn)程終止規(guī)則（Thread Termination Rule）：線(xiàn)程中所有操作先行發(fā)生于對(duì)此線(xiàn)程的終止檢測(cè)。

線(xiàn)程中斷規(guī)則（Thread Interruption Rule）：對(duì)線(xiàn)程 interrupt() 方法的調(diào)用先行發(fā)生于代碼檢測(cè)到中斷事件的發(fā)生。

對(duì)象終結(jié)規(guī)則（Finalizer Rule）：一個(gè)對(duì)象的初始化完成（構(gòu)造函數(shù)結(jié)束）先行發(fā)生于它的 finalize() 方法的開(kāi)始。

傳遞性（Transitivity）：如果操作A先行發(fā)生于操作B，操作B先行發(fā)生于操作C，那么操作A先行發(fā)生于操作C。

volatile變量的特點(diǎn)

1、保證可見(jiàn)性，也就是說(shuō)對(duì)volatile變量進(jìn)行寫(xiě)入操作的時(shí)候，其它線(xiàn)程能立即看到變化，而普通變量是做不到的。實(shí)現(xiàn)的原理就是volatile變量每次使用前都會(huì)去刷新，而每次寫(xiě)入都會(huì)實(shí)時(shí)同步到主內(nèi)存中。

2、volatile變量并不是并發(fā)安全的，雖然我們能立即看到volatile變量的最新值，但volatile變量參與的運(yùn)算，并不是一個(gè)原子操作。

volatile變量適用的場(chǎng)景就是一個(gè)控制線(xiàn)程操作，其它work線(xiàn)程依賴(lài)它來(lái)進(jìn)行決策，這種情況下不需要用鎖就能實(shí)現(xiàn)并發(fā)安全的效果

原子類(lèi)的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)

硬件支持的組合原子指令（CAS）是實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，如：

測(cè)試并設(shè)置； 

獲取并增加； 

交換； 

比較并交換； 

加載鏈條/條件存儲(chǔ)；

線(xiàn)程安全的分類(lèi)

線(xiàn)程安全的實(shí)現(xiàn)方法

鎖優(yōu)化的常用手段有哪些？

鎖作為最常用保證線(xiàn)程安全的工具，用的不好會(huì)導(dǎo)致死鎖，或者本來(lái)可以并發(fā)的變成了串行，降低了執(zhí)行效率。

死鎖問(wèn)題靠的是編碼邏輯實(shí)現(xiàn)的謹(jǐn)慎，而鎖的優(yōu)化，則能大大的降低鎖對(duì)程序效率的影響。

1、自旋鎖與自適應(yīng)自旋；

   不讓出對(duì)CPU的占用時(shí)間，而是循環(huán)等待獲得對(duì)應(yīng)的鎖。如果鎖占用時(shí)間很短，自旋等待的效果就會(huì)非常好；反之，如果鎖被占用的時(shí)間特別長(zhǎng)，那么自旋的線(xiàn)程只會(huì)白白的浪費(fèi)處理器資源，而不會(huì)做任何有用的工作，反而會(huì)帶來(lái)性能上的浪費(fèi)；我的理解是如果自旋的時(shí)間比線(xiàn)程上下文切換的代價(jià)還要大，就不如直接阻塞而不是自旋了。

2、鎖消除；

虛擬機(jī)檢測(cè)到一段代碼上不存在共享數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)的問(wèn)題，就會(huì)把鎖消除；

3、鎖粗化；

一般我們是盡量把鎖的范圍減小。但是有時(shí)候反其道而行之也能提高效率，在一段代碼中反復(fù)對(duì)同一個(gè)鎖加鎖解鎖，就可以直接對(duì)整塊代碼加鎖，以減少操作鎖的開(kāi)銷(xiāo)；

4、輕量級(jí)鎖；

5、偏向鎖；