# Java Study

**Repository Path**: oraclegao/java-study

## Basic Information

- **Project Name**: Java Study
- **Description**: java基础，数据结构，算法研究
- **Primary Language**: Java
- **License**: MIT
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2021-12-24
- **Last Updated**: 2024-01-12

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 关键字：volatile
- volatile是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制
- volatile使用[内存屏障(Memory Barrier)指令](https://blog.csdn.net/CDC_hjl/article/details/122443822)，保障可见性和禁止指令重排特性。

## 特性
- 保证可见性
- 不保证原子性
- 禁止指令重排

## 保证可见性
- 不可见：java线程之间通过主内存共享的变量，在线程工作内存中修改其值后，其它线程工作内存中的该变量值不发生变化。
- 使用volatile声明的变量，在线程工作内存中修改其值后，其它线程会收到修改的通知，也会修改其工作内存中的变量值。
- 可见性：java线程之间通过主内存共享的变量，在线程工作内存中修改其值后，其它线程工作内存中的该变量值也会变成该值。
- 代码详见：[VolatileVisibility.java](src/main/java/fun/pplm/study/volatileKW/VolatileVisibility.java)

## 不保证原子性
- 原子性：java编译后的一组指令，在多线程之间并行执行，要么全部执行完，要么全部不执行，而不会被其它线程从中间打断。
- 保证原子性方法：1.synchronized，2.使用JUC包下的Atomic系列类
- 代码详见：[VolatileAtomic.java](src/main/java/fun/pplm/study/volatileKW/VolatileAtomic.java)

## 禁止指令重排
- 线程中执行的java指令会被jvm保证依赖关系的前提下优化重排执行顺序
- 比如：对于单例模式创建对象：创建对象指令在赋值指令之前执行会导致创建多个对象实例

## 应用场景
- 多个线程读，一个线程写的场景
- 结合synchronized，实现低开销的锁

## volatile vs synchronized
- 相同：都是解决线程之间的同步问题，volatile是值同步，synchronized是执行同步
- 作用：volatile解决的是变量（成员属性）在多线程间访问的可见性（值同步），而synchronized解决的是过程（方法）在多线程间执行的同步性
- 修饰域：volatile只能修饰变量；synchronized可以修饰方法和代码块
- 阻塞：多线程访问volatile修饰的变量不会发生阻塞；而多线程访问synchronized修饰的方法或代码块会阻塞
- 原子性：volatile保证数据可见性，但不保证原子性；而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为会将工作内存和主内存中的数据做同步
- 性能：volatile是线程同步的轻量级实现，性能优于synchronized

## Refs
- [Java基础：volatile详解](https://blog.csdn.net/xueping_wu/article/details/124541419)
- [Java内存屏障](https://blog.csdn.net/CDC_hjl/article/details/122443822)
- [并发番@Java内存模型&Volatile一文通（1.7版）](https://www.zybuluo.com/kiraSally/note/850631#5-synchronized-vs-volatile)

# 锁
## 可重入锁(ReentrantLock)
- 可重入：是说某个线程已经获得某个锁，可以再次获取锁而不会出现死锁
- 实现可重入机制的锁就是可重入锁，包括：ReentrantLock, synchronized

## 公平锁 vs 非公平锁
- 公平锁：多线程按照申请锁的顺序来获取锁，不会出现争抢的情况.
- 非公平锁：多线程不会按照顺序获取锁，会先尝试去争抢锁，有可能后申请的线程比先申请的线程先抢到锁，在高并发情况下，可能会造成优先级反转和饥饿的现象。
- synchronized是非公平锁。
- ReentrantLock两种模式均支持

## CAS加锁的底层原理
- CAS: CompareAndSwap
- CAS是硬件层面保证的CPU原子指令：执行期间会锁定总线，不会被操作系统调度挂起，
- 加锁原理：cas指令指定一个内存位置，当内存值与预期原值一致，则将该内存位置更新为预期新值；cas(addr, 0, 1) 当内存地址是0的时候，会被update为1，表示加锁成功。