锁定vs同步vs原子变量vs易失性在java读写原子性，可见性和保护重排序

Question

我从《实践中的Java并发》（Java Concurrency in Practice）一书中读到了以下关于volatile的内容：

当一个字段被声明为volatile时，编译器和运行时会注意到这个变量是共享的，对它的操作不应该与其他内存操作一起重新排序。易失性变量不会缓存在寄存器或缓存中，在这些寄存器或缓存中它们对其他处理器是隐藏的，因此对易失性变量的读取总是返回任何线程最近的写入。

可变变量的可见性影响超出了可变变量本身的值。当线程A写入易失性变量，然后线程B读取该变量时，在写入易失性变量之前对A可见的所有变量的值在读取易失性变量后对B可见。因此，从内存可见性的角度来看，写入易失性变量就像退出同步块，读取易失性变量就像进入同步块。

我对上面最后一句话感到困惑。假设变量x被定义为volatile，在修改x之前，u，v和w对线程A可见，那么当线程B读取x之后，它还能够读取u，v和w的最新值。我们可以为同步的指定相同的吗？。

问题1。也就是说，是否低于正确值？

当退出synchronized块时，线程A可以看到变量u、v和w，然后线程B进入synchronized块时，线程A可以看到u、v和w的最新值。

我觉得上述事实是不正确的，因为u，v和w可能存储在缓存和寄存器中，因为它们没有定义volatile。我说的对吗？因此，同步（以及锁和原子变量，因为它们类似于同步），无法确保可见性

这本书还说：

锁定可以保证可见性和原子性；易变变量只能保证可见性。

但我觉得：

1. 锁、synchronized和原子变量只保证读写原子性（而不是可见性和防止重新排序）

问题2。以上两点我说得对吗？




Answer 1

希望以下是准确的...这是我目前尽可能简单但不简单的理解......

问题1。也就是说，是否低于正确值？

当退出synchronized块时，线程A可以看到变量u、v和w，然后线程B进入synchronized块时，线程A可以看到u、v和w的最新值。

我假设这里的“最新值”实际上是指“退出同步块时的最新值”...

然后是的——当然要注意的是，A和B必须在同一个对象上同步。

附带说明：当然，类似的警告适用于可见性保证的易失性-A和B必须写入和读取（分别）相同的易失性字段。

但我觉得：

1. 锁、synchronized和原子变量只保证读写原子性（而不是可见性和防止重新排序）
2. volatile保证可见性，防止编译器和运行时重新排序（而不是读写原子性）

问题2。以上两点我说得对吗？

对#2正确但对#1不正确...

同步的保证了可见性和原子性。“可见性”的概念也被描述为发生在发生之前的关系。

换句话说，线程A退出synchronized（x）发生在线程B进入synchronized（x）之前。

类似地，写入volatile字段x发生在读取volatile字段x之前。

换句话说，关于可见性，synchronizedenter/exit对提供与volatile读/写对完全相同的保证。

但是synchronized对保证了可见性和原子性，而volatile对只保证可见性。

Oops-忘记了一个例外：volatile long和volatile double确实保证了这些64位值的读写是原子的（即避免“字撕裂”）。

另一种看待它的方式是：在volatile字段x周围有一个小的synchronized（x'），其中，x'是与x相对应的一些不可见锁对象（这不完全相同，因为对于volatile，您必须将读取与写入配对，而所有同步的关键字的工作方式相同）。

我觉得上述事实是不正确的，因为u、v和w可能存储在缓存和寄存器中，因为它们没有被定义为易失性。我这样说对吗？

这有点令人惊讶，但是synchronized和volatile提供的可见性保证适用于两个线程可见的所有内容，并且不仅限于被锁定的对象、volatile字段本身、同一对象中的其他字段等。

这就是为什么如果你熟悉低级程序集/内核编程等，从内存障碍的角度考虑它们是有意义的。

Answer 2

1） 锁、同步变量和原子变量保证了读写原子性和可见性，并防止重新排序

2）易失性保证可见性和防止编译器和运行时重新排序

易失性字段的读写原子性有点棘手：对易失性字段的读写是原子性的，例如，如果在32位jvm上写入易失性长（64位），读写仍然是原子性的。你总是读完整的64位。但对易失性int或long的操作不是原子操作