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多线程-CPU多级缓存模型-Java缓存模型-可见性-原子性-有序性

2021-04-10 10:04:50   8  举报

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多线程-CPU多级缓存模型-Java缓存模型-可见性

CPU多级缓存模型

可见性

多线程

volatile

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大纲/内容

CPU频繁读写主内存性能慢，所以给CPU增加了多层缓存。把主内存的数据读取到缓存里，后面的读和写都是针对缓存来的

i=1

CPU

volatile底层实现原理1：lock指令：对修饰的变量，执行写操作的时候，JVM发送一条lock指令给CPU，CPU在计算完之后会立即将这个值刷回主存，同时有MESI协议，各个CPU进行嗅探，看自己本地缓存的数据是否被别人修改2：内存屏障：禁止重排序 

执行线程1指令

CPU缓存flag=0

执行线程2指令

主内存flag=0

执行线程3指令

read

读取0

当使用了volatile关键字，就是实现MESI机制，保障了多线程修改变量时，其他线程能够感知到变化，读取到最新的值涉及:lock前缀指令和内存屏障

第2个线程已经把flag修改为1，但只是修改了CPU缓存的值，并没有刷到主内存。此时其他线程读取到的还是旧值0.这就是多下次可见性

计算机

读取加载

工作内存i=0》1

原子性

修改为1

编译器和指令器为了提高代码执行效率，会将指令重排序，但要遵守happens-before规则。volatile变量规则：先写再读。一定保障前面的代码不能排到后面去，后面的不能排到前面去

线程2i++

修改flag=1

解决上面这个问题方式：1总线加锁；2MESI缓存一致性协议，强制刷新主内存，cpu嗅探机制，可以知道缓存里的变量被其他线程修改了，就会把缓存里的变量过期失效，下次读取就去主内存读取；

有序性

可见性CPU缓存模型-》Java缓存模型（主内存-工作内存）

读取到缓存

CPU缓存flag=1

write i=1

工作内存 i=0>1

线程1i++

两个线程同时修改i的值，都加1，加了两次，应该得到2.但是由于不是原子操作，一个线程覆盖了另一个线程的值，得到了1.这个就是原子性问题

CPU缓存

主内存i=0

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