概述

前文提到了并发的三大特性，其中包含可见性，有序性和原子性。volidate和synchronized分别满足了不同特性从而在并发编程中发挥了一定的角色。

本文概述

1.1 volidate的概述

volidate保证了三大特性中的可见性，即一个线程修改使用了volidate的变量，修改后的值会被其它线程所读取。

1.2 不可见性产生的原因

产生的根本原因是cpu的内存模型,每个线程都工作在自己的工作内存中，只有当工作内存失效时才会到主内存中读取数据。（详情参考：并发的三大特性）

1.3 volidate防止指令重排序

volidate采用了内存屏障的方式，保证了可见性，也就是在读取或写入volidate修饰的变量之前，插入读屏障或写屏障。

volatile的内存屏障策略：

会在volatile读：前面加入LoadLoad屏障、后面LoadStore屏障；
在volatile写：前面加入StoreStore屏障、后面加入StoreLoad屏障。


LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其它处理器可见。
LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能

1.4 volidate保证内存可见性

保证内存可见性是通过原子类指令执行。常见的指令： lock unlock read：从主内存加载到工作内存 load：从工作内存加载到工作内存的变量副本 use：工作内存的变量副本->执行引擎 assign：执行引擎->工作内存的变量副本 store：工作内存的变量副本->工作内存 write：工作内存->主内存

使用了volidate关键字修饰的变量，读取时read、load、use按序执行写入时assign、store、write按序执行由此保证了内存可见性

1.5 volidate常见面试题

保证内存可见性的方法、原理内存可见性产生的原因是每个线程都工作在自己的工作内存中。
工作内存在何时会失效?探讨不使用volidate的情况下如何保证可见性在三种情况下,工作内存会失效

线程中释放锁时（调用wait等）
CPU空闲时（IO操作，System.out.xxx操作）
线程切换时(sleep切换)

2.1 synchronized概述

synchronized保证了可见性、有序性和原子性。锁一定锁的是对象，对于静态方法，锁的是类的.class对象，对于普通方法锁定的是this，对于代码块，需明确指定锁定的类型。

对于方法的锁定，是利用ACC_SYNCHRONIZED锁定对于代码块的锁定，是利用monitorentry和monitorexit进行锁定

同时，对于代码块的锁定，会有两个monitorexit，其中一个是自动生成的异常处理时使用的monitorexit。

2.2 synchronized面试题

synchronized如何保证可见性、有序性和原子性？这个问题的讨论基本可以涵盖关于synchronized的所有面试题

原子性的保证：利用锁机制保证只有一个线程可以执行代码块或方法，但是要注意使用时对于其它静态同步方法的阻碍。有序性：利用as-if-serial机制，同时保证只有单个线程会执行，从而保证了有序性（但不能防止指令重排序）可见性：在解锁前会将变量的最新值刷回主内存，从而保证了可见性

读懂Java并发系列——3.volidate、synchronized的语义和作用

概述