前言：
讨论学习Java中的内存可见性、Java内存模型、指令重排序、as-if-serial语义等多线程中偏向底层的一些知识，以及synchronized和volatile实现内存可见性的原理和方法。
1、可见性介绍
可见性：一个线程对共用变量值的修改，能够及时地被其他线程看到。
共享变量：如果一个变量在多个线程的工作内存中都存在副本，那么这个变量就是这个几个线程的共享变量。‘
’Java内存模型中
- 所有的变量都存储在主内存中
- 每个线程都有自己独立的工作内存，并且里面保存该线程中使用的变量的副本（主内存中该变量的一份拷贝）
- 线程对共享变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行，不能直接从主内存中读写。
- 不同线程之间无法直接访问其他线程工作内存中的变量，线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。
2、共享变量可见性实现原理
线程1对共享变量的修改要想被线程2及时看到，必须经过以下两个步骤：
- 把工作内存1中更新过的共享变量刷新到主内存中；
- 将主内存中最新的共享变量的值更新到工作内存2中。
问题：多线程中怎样保证共享变量的可见性？
方案：Java语言层面支持的可见性实现方式为：
- synchronized
- volatile
3、synchronized实现可见性
synchronized 的两个功能：
- 原子性（同步）
- 可见性
synchronized 实现可见性的原因：
JMM关于synchronized的两条规定
- 线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中
- 线程加锁时，清空工作内存中共享变量，使用共享变量时需要从主内存中重新获取最新的值（解锁和加锁同一把锁）
线程解锁前对共享变量的修改，在下次加锁时对其他线程可见。
synchronized 实现可见性的过程：
指令重排序：代码书写的顺序与实际执行的顺序不同，指令重排序是编译器或者处理器为了提高程序性能而做的优化。
指令重排序一般有三种：
- 编译器优化的重排序
- 指令级并行的重排序
- 内存系统的重排序
as-if-serial：无论如何重排序，程序执行的结果应该与代码顺序执行的结果一致。（Java 编译器、运行时和处理器都会保证Java在单线程下遵循as-if-serial ）
问题：重排序不会给单线程带来内存可见性问题，但是在多线程中程序交错执行时，重排序可能会造成内存可见性的问题？
多线程下造成内存可见性问题DEMO
多线程中造成内存不可见性的原因：
- 线程的交叉执行
- 重排序结合线程交叉进行
- 共享变量更新后的值没有及时在工作内存与主内存之间及时更新
解决方案：
方案分析：
4、volatile实现可见性
volatile关键字：
- 能够保证volatile变量的可见性
- 不能保证volatile变量复合操作的原子性
volatile 实现可见性的原理
通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现的
- 对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，该指令强制共享变量刷新到主内存中。
- 对volatile变量执行读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，该指令强制工作内存中共享变量失效，并且从主内存中读取最新值。
volatile 不能保证原子性的demo
保证原子性的方案：
- synchronized
- ReentrantLock
使用volatile的场景
5、总结
synchronized 与 volatile 比较
- volatile 不需要加锁，比synchronized 更轻量级，
- 从内存可见性看，volatile读相当于加锁，volatile写相当于解锁
- synchronized 保证可见性和原子性，而volatile 只保证可见性