从缓存入门到并发编程三要素详解 Java中 volatile 、final 等关键字解析案例( 二 ) _生活百科

缓存一致性协议

协议可以保证每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的，原理：CPU对主存中的共享变量有写入操作时，会立即通知其他CPU将该变量缓存行置为无效状态。其他CPU发现该变为无效状态时，就会重新去主存中读取该变量最新值。
优点就是可以解决问题，读多写少效率还OK；缺点就是实现繁琐，较耗费性能，在对于写多的场景下效率很不可观

? 问题：线程为什么会不安全？
?答：共享资源不能及时同步更新，归根于分时系统上下文切换时指令还未执行完毕 (没有写回结果) 更新异常
引入并解释并发编程特性?众所周知现在的互联网大型项目，都是采用分布式架构同时具有其“三高症状”，高并发、高可用、高性能。高并发为其中最重要的特性之一，在高并发场景下并发编程就显得尤为重要，其并发编程的特性为原子性、可见性、有序性。
原子性指的是一个或多个操作要么全部执行成功要么全部执行失败，期间不能被中断，也不存在上下文切换，线程切换会带来原子性的问题。

变量赋值问题：
- b 变量赋值的底层字节码指令被分为两步：第一步先定义 int b；第二步再赋值为 10 。
- 两条指令之间不具有原子性，且在多线程下会发生线程安全性问题
  int b = 10;

可见性指的是当前线程对共享变量的修改对其他线程来说是可见的。以下案例中假设不会出现多线程原子性问题（比如多个线程写入覆盖问题等），即保证一次变量操作底层执行指令为原子性的。
例如上述变量在读写场景下，不能保证其可见性，导致写线程完成修改指令时但为同步到主存中，读线程并不能获得最新值。这就是对于B线程来说没有满足可见性。

案例解析：final关键字
- final 变量可以保证其他线程获取的该变量的值是唯一的。变量指成员变量或者静态变量
- b 变量赋值的底层字节码指令被分为两步：第一步先定义 int b；第二步再赋值为 10
  final a = 10;int b = 10;
- final修饰的变量在其指令后自动加入了写屏障，可以保证其变量的可见性
- a 可以保证其他线程获取的值唯一；b 不能保证其他线程获取到的值一定是 10，有可能为 0 。
- 读取 final 变量解析：
  - 不加 final 读取变量时去堆内存寻找，final 变量是在栈空间，读取速度快
  - 读取 final 变量时，直接将其在栈中的值复制一份，不用去 getstatic ，性能得到提升
  - 注意：不是所有被 final 修饰的变量都在栈中。当数值超过变量类型的 MAX_VALUE 时，将其值存入常量池中
  - 读取变量的速度：栈 > 常量池> 堆内存
final 可以加强线程安全，而且符合面向对象编程开闭原则中的close，例如子类不可继承、方法不可重写、初始化后不可改变、非法访问（如修饰参数时，该参数为只读模式）等

有序性指的是程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
在Java中有序性问题会时常出现，由于我们的JVM在底层会对代码指令的执行顺序进行优化（提升执行速度且保证结果），这只能保证单线程下安全，不能保证多线程环境线程安全，会导致指令重排发生有序性问题。
案例：排名世界第一的代码被玩坏了的单例模式
DCL（double checked）：加入 volatile 保证线程安全，其实就是保证有序性。
上代码：其中包括了三个问题并且有详细注释解释。（鸣谢itheima满一航老师）