第二天筆記

Volitile的使用

保持線程可見性

禁止指令重排：單線程中，兩條指令的執行前后順序不會影響執行結果，CPU流水線會優化執行順序


如果存在亂序，則不可能出現x=0，y=0的結果
運行結果：出現了（0,0），說明語句發生了亂序（17、18行之間，或24、25行之間，發生了執行順序交換）

亂序會產生嚴重后果嗎？
DCL單例要不要加Volitile？

對象的創建過程：
1、執行new申請內存空間，m默認值是0
2、invokespecial 調用構造方法，m變為8
3、astore 將棧空間的t和堆空間的內存建立連接

DCL

餓漢式單例模式

懶漢式單例模式：DoubleCheck Lock 雙重檢測鎖

是否可以先在判斷null的時候直接加鎖？從邏輯上沒有問題，但是效率不高。

美團：上述單例的INSTANCE是否需要加Volitile？需要！

惡漢是static的，class load的時候就被new了，是jvm級別的保證（只執行一次），不存在指令重排的問題，在服務起來的時候就初始化了，調用都是初始化之后的事情了
懶漢：加了volitile就能解決這個問題嗎？是的。

JSR內存屏障

JSR規范規定：在任何JVM的實現中，被volitile修飾的變量不能發生重排。這是一個邏輯概念，是JVM層級的要求，不要直接理解為CPU級別的內存屏障。JVM實現為使用lockctl指令。
Load：讀
Store：寫

JVM層級的實現：（這個問題只有阿里問過）
如果要寫，則上面加StoreStore屏障，下面加StoreLoad屏障
如果要讀，則上面加LoadLoad屏障，下面加LoadStore屏障

Happens-Before原則：規定了哪些指令在執行的時候不可以重排序，需要加屏障（以下8種情況）

as if serial：（可能一些書中會提到這個術語）不管如何重排序，單線程執行結果不會改變，不會影響數據最終一致性。

以上都是概念，下面我們來看具體實現

Volatile如何保證一致性？

一般情況下，多核共享一個L3，而每個核心擁有自己的L1，L2

從內存往L3讀數據的時候，按塊讀取，一次讀取一個緩存行cache line，一個緩存行一般為64字節
按塊讀取，是因為根據程序局部性原理，可以提高效率
充分發揮總線 CPU針腳等一次性讀取更多數據的能力

緩存行64字節是怎么確定的？和總線寬度沒有關系，這是一個工業上的折中值。

以緩存行為單位保持一致性：如果一行數據失效了，會通知其他緩存去更新。

這和volitile無關，每個機器都已經實現。見：MESI緩存一致性協議（針對Intel CPU的協議）
其他協議：MSI MESI MOSI Synapse Firefly Dragon

整個程序執行完從3秒優化成1秒多：在變量x前后，添加56字節的冗余變量，這樣保證不再同一個緩存行64字節，不需要來回通知更新。兩個CPU里面訪問的x不需要通知其他CPU

單機最快的消息隊列：鼻祖是RingBuffer。里面進行了很多先顧不到的優化，其中之一就使用了填充緩存行的方式。后來，好多隊列都采用了RingBuffer解決方案。

解決緩存行的偽共享問題，提高效率

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拓展

WC - 合并寫技術

WCBuffer只有4個字節，CPU寫的時候要湊滿4字節才寫一次。

下面這個例子可以證明WCBuffer的存在，它的運行結果為，兩次循環比一次循環執行的速度更快，因為湊出了4個字節，寫入效率高。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Java】Volitile的作用、JVM规范如何要求内存屏障、硬件层级内存屏障如何帮助java实现高并发 - 第二天笔记的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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