多线程下JVM内存模型 和 volatile关键字

1、线程的概念

线程（thread）是操作系统能够进行运算调度的最小单位。它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流，一个进程中可以并发多个线程，每条线程并行执行不同的任务。

2、jvm内存模型

jvm为每个线程单独分配工作内存，他们共享一个主内存

每个线程都有其单独的工作空间，并且他们通过共享主内存变量，每个线程的工作空间都是私有的。

3、CAS

CAS是Compare-And-Swap（比较并交换）的缩写。这是一条CPU同步原语，用于管理对共享数据的并发访问，是一种无锁的非阻塞算法实现，包含了三个操作数：需要读写的内存值V、旧的预期值A和新值B。当且仅当内存值V等于旧的预期值A时，才会将内存值更新为新值B，否则不会执行任何操作。这个过程是原子的，也就是说，在这个操作过程中不会被其他线程打断。

CAS可以保证共享变量的一致性。多个线程共享一个变量时，线程中的变量是主内存中变量的拷贝，当一个线程要操作这个共享变量时，首先他会与主内存中的变量比较是否相同，不同则重新从主内存中拷贝该变量覆盖掉原来的值，相同的条件下才允许对该变量进行操作，并且操作完成之后要将修改的值同步到主内存中。

4、volatile关键字

​ volatile是Java提供的一种轻量级的同步机制，在并发编程中，它也扮演着比较重要的角色。同synchronized相比（synchronized通常称为重量级锁），volatile更轻量级，相比使用synchronized所带来的庞大开销，倘若能恰当的合理的使用volatile，自然是美事一桩。

volatile关键字保证了不同线程间变量的可见性。所谓可见性，是指当一个线程修改了某一个共享变量的值，其他线程是否能够立即知道该变更，JMM规定了所有的变量都存储在主内存中。很显然，上述的例子中是没有办法做到内存可见性的。

volatile的内存语义

        当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值立即刷新回主内存中。当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存设置为无效，重新回到主内存中读取最新共享变量。
        所以volatile的写内存语义是直接刷新到主内存中，读的内存语义是直接从主内存中读取，从而保证了可见性。

volatile变量有2大特点，分别是：

1、可见性

1、有序性：禁重排！

        重排序是指编译器和处理器为了优化程序性能面对指令序列进行重新排序的一种手段，有时候会改变程序予以的先后顺序。

        不存在数据依赖关系，可以重排序；
        存在数据依赖关系，禁止重排序。
        但重排后的指令绝对不能改变原有串行语义！