小陈:老王,上一篇你引出了volatile底层是通过内存屏障来解决可见性和有序性问题的。首先我想问一下什么是内存屏障?
老王:内存屏障啊,本质上也是一种指令,只不过它具有屏障的作用而已。
小陈:额,这怎么说...
老王:首先内存屏障是一种指令,无论是在JAVA内存模型还是CPU层次,都是有具体的指令对应的,是一种特殊的指令。
小陈:嗯嗯,它是一种特殊的指令。还是不明白......
小陈:然后呢?
老王:然后这种指令具有屏障的作用,所谓屏障,也就是类似关卡,类似栅栏,具有隔离的作用。
小陈:那它是怎么实现隔离作用的,能否搞个例子讲一下。
老王:哈哈,这个举例没问题,我先跟你说说内存屏障的分类,后面再给你实例讲一下:
老王:按照内存屏障的分类,我理解有两类。
(1)一类是强制读取主内存,强制刷新主内存的内存屏障,叫做Load屏障和Store屏障
(2)另外一类是禁止指令重排序的内存屏障,有四个分别叫做LoadLoad屏障、StoreStore屏障、LoadStore屏障、StoreLoad屏障
老王:下面再给你介绍一下这两类内存屏障各自的作用:
Load屏障:执行读取数据的时候,强制每次都从主内存读取最新的值。
Store屏障:每次执行修改数据的时候,强制刷新回主内存。
先给你画图讲解一下Load屏障:
如上图所示:在工作内存的变量名、变量的值之前有一道关卡或者栅栏,导致变量 i 获取不到工作内存中的值,所以每次只好主内存重新加载咯。
然后再给讲一下Store屏障:
如上图所示,每次执行assign指令将数据变更之后,后面都会紧紧跟着一个Store屏障,让你立刻刷新到主内存。
老王:小陈,我画这两图讲强制读取和刷新主内存的屏障(Load屏障和Store屏障),你看懂了嘛?
小陈:也就是说,只要加了Load屏障,相当于加了一个栅栏,不管工作内存是否有数据,都是从主内存读取数据。只要加了Store屏障,具有强制作用,进行assign操作将变量更改了之后,立刻将变量刷新到主内存里面是吗?
老王:是的,就是这么一个道理,上面的图只是为了方便你理解画出来的,实现上并不一定完全跟图的一样,但是原理差不多。
小陈:嘿嘿,老王真棒......
老王:好了,下面再给你讲讲另外一类的内存屏障,下面这类的内存屏障的作用是禁止指令重排序,JAVA内存模型层次关于禁止重排序有下面4种屏障:
序列:load1指令 LoadLoad屏障 load2指令
作用:在load1指令和load2指令之间加上 LoadLoad屏障,强制先执行load1指令再执行load2指令;load1指令和load2指令不能进行重排序(LoadLoad屏障 前面load指令禁止和屏障后面的load指令进行重排序)。
序列:store1指令 StoreStore屏障 store2指令
作用:在store1指令和store2指令之间加上StoreStore屏障,强制先执行store1指令再执行store2指令;store1指令不能和store2指令进行重排序(StoreStore屏障 前面的store指令禁止和屏障后面的store指令进行重排序)
序列:load1指令 LoadStore屏障 store2指令
作用:在load1指令和store2指令之前加上LoadStore屏障,强制先执行load1指令再执行store2指令;load1指令和store2执行不能重排序(LoadStore屏障 前面的load执行禁止和屏障后面的store指令进行重排序)
序列:store1指令 StoreLoad屏障 load2指令
作用:在store1指令和load2指令之间加上StoreLoad屏障,强制先执行store1指令再执行load2指令;
store1指令和load2指令执行不能重排序(StoreLoad屏障 前面的Store指令禁止和屏障后面的Store/Load指令进行重排)
老王:小陈,我上面说的这几种内存屏障,你能理解吗?
小陈:感觉听着有点玄乎啊,实际上是怎么禁止重排序的啊...
老王:我下面给你画个图,以StoreStore屏障和StoreLoad屏障举个例子,你就知道大概是什么意思了:
(1)有三个区域分别是区域1、区域2、区域3
(2)区域1和区域2加了 StoreStore屏障,这样区域1和区域2的Store指令就被隔离开来,不能重排了
(3)区域2和区域3加了StoreLoad屏障,这样区域2和区域3的Store指令、Load指令就被隔离开来,不能重排了
(4)就相当于搞了个栅栏,禁止各个区域之间的指令跳来跳去的,否则就会导致乱序执行
小陈:哎呀,原来是搞了个栅栏啊,说白了就是相当于搞了个围墙,不让各个指令之间跳来跳去的,这样达到禁止区域之间重排序的效果。
小陈:牛啊,老王;看起来这么深奥的道理,竟被你搞个图这么简单的说清楚了,献上我的膝盖...
老王:嘿嘿,还好还好......
小陈:内存屏障的底层是怎么保证可见性和有序性的,通过这次讨论我明白了。但是volatile是怎么使用内存屏障的我还不明白啊?
老王:别急啊,小陈。慢慢来,今天我们先讲到内存屏障这里,volatile怎么使用内存屏障的?我们下一章再说一下。
其实不只是volatile使用到了内存屏障,还有像是synchronized关键字底层也是用到内存屏障的。
今天我们先说到这里,下一篇《volatile怎么通过内存屏障保证可见性和有序性? 》我们来继续讨论
小陈:好的,老王,我们下一章见。
4.什么是MESI缓存一致性协议?怎么解决并发的可见性问题?
6.什么是内存屏障?具有什么作用?
7.volatile怎么通过内存屏障保证可见性和有序性?
8.volatile为啥不能保证原子性?
9.synchronized是个啥东西?应该怎么使用?
10.synchronized底层之monitor、对象头、Mark Word?
11.synchronized底层是怎么通过monitor进行加锁的?
12.synchronized的锁重入、锁消除、锁升级原理?无锁、偏向锁、轻量级锁、自旋、重量级锁
13.synchronized怎么保证可见性、有序性、原子性?
15.unsafe类的CAS是怎么保证原子性的?
16.Atomic原子类体系讲解
17.AtomicInteger、AtomicBoolean的底层原理
18.AtomicReference、AtomicStampReference底层原理
19.Atomic中的LongAdder底层原理之分段锁机制
20.Atmoic系列Strimped64分段锁底层实现源码剖析
21.AQS是个啥?为啥说它是JAVA并发工具基础框架?
22.基于AQS的互斥锁底层源码深度剖析
23.基于AQS的共享锁底层源码深度剖析
24.ReentrantLock是怎么基于AQS实现独占锁的?
25.ReentrantLock的Condition机制底层源码剖析
26.CountDownLatch 门栓底层源码和实现机制深度剖析
27.CyclicBarrier 栅栏底层源码和实现机制深度剖析
28.Semaphore 信号量底层源码和实现机深度剖析
29.ReentrantReadWriteLock 读写锁怎么表示?
31.CopyOnAarrayList 底层分析,怎么通过写时复制副本,提升并发性能?
32.ConcurrentLinkedQueue 底层分析,CAS 无锁化操作提升并发性能?
33.ConcurrentHashMap详解,底层怎么通过分段锁提升并发性能?
34.LinkedBlockedQueue 阻塞队列怎么通过ReentrantLock和Condition实现?
35.ArrayBlockedQueued 阻塞队列实现思路竟然和LinkedBlockedQueue一样?
36.DelayQueue 底层源码剖析,延时队列怎么实现?
37.SynchronousQueue底层原理解析
39.ThreadPoolExecutor 构造函数有哪些参数?这些参数分别表示什么意思?
40.内部有哪些变量,怎么表示线程池状态和线程数,看看道格.李大神是怎么设计的?