小熊回收站|分析：volatile内存屏障+实现原理(JMM和MESI)( 四 )
结合上图 ， 假设初始时 ， 这3个内存中的x值都为0 。 线程A在执行时 ， 把更新后的x值（假设值为1）临时存放在自己的本地内存 A中 。 当线程A和线程B需要通信时 ， 线程A首先会把自己本地内存中修改后的x值刷新到主内 存中 ， 此时主内存中的x值变为了1 。 随后 ， 线程B到主内存中去读取线程A更新后的x值 ， 此时线程B的本地内存的x值也变为了1 。从整体来看 ， 这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息 ， 而且这个通信过程必须要经过主内存 。 JMM通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互 ， 来为Java程序员提供内存可见性保证 。
编译器的指令重排序综合上面从硬件层面和JVM层面的分析 ， 我们知道在执行程序时 ， 为了提高性能 ， 编译器和处理器常常会对指令做重排序 。 重排序分3种类型：1）编译器优化的重排序 。 编译器在不改变单线程程序语义的前提下 ， 可以重新安排语句的执行顺序 。 2）指令级并行的重排序 。 现代处理器采用了指令级并行技术（Instruction-Level Parallelism ， ILP）来将多条指令重叠执行 。 如果不存在数据依赖性 ， 处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序 。 3）内存系统的重排序 。 由于处理器使用缓存和读/写缓冲区 ， 这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行 。 从Java源代码到最终实际执行的指令序列 ， 会分别经历下面3种重排序 ， 如下图：
其中2和3属于处理器重排序(前面硬件层面已经分析过了) 。 而这些重排序都可能会导致可见性问题（编译器和处理器在重排序时会遵守数据依赖性 ， 编译器和处理器不会改变存在数据依赖关系的两个操作的执行顺序 ， 编译器会遵守happens-before规则和as-if-serial语义） 。 对于编译器 ， JMM的编译器重排序规则会禁止特定类型的编译器重排 序（不是所有的编译器重排序都要禁止） 。 对于处理器重排序 ， JMM的处理器重排序规则会要求Java编译器在生成指令序列时 ， 插入特定类型的内存屏障（Memory Barriers ， Intel称之为Memory Fence）指令 ， 通过内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序 。 JMM属于语言级的内存模型 ， 它确保在不同的编译器和不同的处理器平台之上 ， 通过禁止特定类型的编译器重排序和处理器重排序 ， 为程序员提供一致的内存可见性保证 。 正是因为volatile的这个特性 ， 所以单例模式中可以通过volatile关键字来解决双重检查锁(DCL)写法中所存在的问题 。
JMM层面的内存屏障在JMM 中把内存屏障分为四类：
StoreLoad Barriers是一个“全能型”的屏障 ， 它同时具有其他3个屏障的效果 。 现代的多数处理器大多支持该屏障（其他类型的屏障不一定被所有处理器支持） 。 执行该屏障开销会很昂贵 ， 因为当前处理器通常要把写缓冲区中的数据全部刷新到内存中（Buffer Fully Flush） 。
happens-before规则happens-before表示的是前一个操作的结果对于后续操作是可见的 ， 它是一种表达多个线程之间对于内存的可见性 。 所以我们可以认为在 JMM 中 ， 如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见 ， 那么这两个操作必须要存在happens-before关系 。 这两个操作可以是同一个线程 ， 也可以是不同的线程 ， 如果想详细了解happens-before规则 ， 可以点击这里 。
总结并发编程中有三大特性：原子性、可见性、有序性 ， volatile通过内存屏障禁止指令重排序 ， 主要遵循以下三个规则：
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