Java线程内存模型-JVM-底层原理

public class Demo1 {
    private static boolean initFlag=false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("waiting data......");
                while (!initFlag)
                {
                }
                System.out.println("====================");
            }
        }).start();
        Thread.sleep(2000);
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                prepareData();
            }
        }).start();
    }
    public static void prepareData()
    {
        System.out.println("prepare data.....");
        initFlag=true;
        System.out.println("prepare data end....");
    }
}

运行结果如下：线程1未结束，但打印的数据可能与你想的不一样，我们一般会这样想:当线程1由于while(! initFlag)而陷入死循环，则线程1就一直停在那里，然后线程2在运行时将initFlag的值改为true，那么while(! initFlag)不应该不满足条件而跳出吗，然后不应该把system.out.prinltln("=============")打印出来吗
其实这样想是不对的，当理解了底层原理之后你就明白了

分析如下：
一、首先先了解几个JVM数据原子操作
*read（读取）：从主内存中读取数据
*load（载入）：将内存读取到的数据写入工作内存
*use（使用）：从工作内存读取数据来计算
*assign（赋值）：将计算好的值重新赋值给工作内存中的变量
*store（存储）：将工作内存数据写入到主内存
*write（写入）：将store过去的变量值赋值给主内存中的变量
*lock（锁定）：将主内存变量加锁，标识为线程独占状态
*unlock（解锁）：将主内存变量解锁，解锁后其他线程可以锁定该变量
二、

底层原理：
Java线程线程内存模型和cpu缓存模型类似；
1、代码储存在主内存，然后运行程序，线程启动，之后JVM通过read将initFlag变量读取出来，再通过load将initFlag=false加载到工作内存中的共享变量副本中
2、cpu 调用数据来计算，由于线程1运行的是while(！initFlag)，则陷入循环，线程1就一直停在那个地方
3、接着看线程2，由于从主内存到工作内存一致，就不再多说，然后cpu会调用数据来计算，由于线程2的计算是将initFlag变为true，则cpu会调用assign将计算好的initFlag=true重新赋值给工作内存中的变量
4.线程2由于工作内存数据改变，则将通过store将数据写入到主内存中，但此时主内存中的变量值还未改变，还要通过write将store过去的变量值赋值给主内存中的变量，此时程序基本结束
三、但是这样的话线程1就不会结束，就不会实现并发，那么该怎么操作呢。
这时我们要在代码中添加volatile关键字，也就是代码开头类的属性private static volatile boolean initFlag=false;当加入了volatile关键字之后，结果如下

这说明了线程1结束了，也就是线程1中的initFlag的值变为了true，这是什么原因呢？
其实源于总线(MESI缓存一致性协议），当线程2工作内存中的共享变量变为true时，由于volatile的存在，原子操作中的lock会迅速将该变量通过store和write写入到主内存，此时主内存中的initFlag的值已经变为true,然后我们要来理解一下MESI缓存一致性协议：就是cpu使用总线嗅探机制对使用store经过总线的数据进行监视(总线就是Java线程内存模型中绿色包括的，总线相当于你打开台式计算机的后盖，然后会发现一排一排的线，然后它连接着cpu、主内存等，当然cpu上的主板也存在），线程2：lock锁将initFlag=true使用store写入主内存时，这时使用了store并经过总线，此时线程1，通过cpu总线嗅探机制以及发现initFlag发生改变，则会使线程1中的工作内存中的变量失效，当失效之后，就会重新从主内存中读取数据，之后cpu再use工作内存中的initFlag=true数据，再则cpu计算while(！initFlag)时就会跳出循环，然后线程1就会结束，此时system.out.println("============")就会打印出来。
至此，volatile的功能就显而易见了：调用lock锁迅速将改变的数据写入到主内存中，其间使用了store，则会启动MESI缓存一致性协议（使用cpu嗅探机制对使用store通过总线的数据进行监视）
四、然后你是否会有这样的疑问：如果我不使用volatile关键字，那线程2的工作内存中的数据改变之后依旧会使用store和write写入到主内存中呀，依旧经过了总线，那么volatile还有什么用，lock锁还有什么用呢，直接去掉不就好了吗？当然我们来看一下原因：
原因1：如果不使用volatile中的lock，那么在你线程2工作内存中的数据改变时，它不一定会迅速将改变的数据写入到主内存中，如果这个线程2还有其他复杂的步骤，那么肯定会有很大影响。
原因2：如果没有lock，那么当你将改变线程2中工作内存中的数据时，使用store通过了总线，此时cpu嗅探机制发现数据改变了，然后就会令线程1中工作内存中的数据失效，然后重新从主内存中读取，就在此时问题来了，你线程2没有迅速将改变的数据写入到主内存中，我们知道主内存中的数据改变要经过store和write，如果线程1在你线程2将数据赋值给主内存之前就已经重新读取了数据，那么此时读取的还是initFlag=false，那么线程2依旧还是没有停下来，这只是两个线程，如果是很多线程，那么就可能会引发并发问题。或者是两个线程都改变数据，那么如果不加使用lock前缀指令，那同时写入主内存就会引发并发问题
五：注意
以前的计算机是利用lock锁将线程上锁，必须等待这个线程结束后，然后其他线程才能继续运行，然后你会发现这将并发变成了一串串，这样的效率肯定很低
而以上我所说的lock锁的迅速是为了方便理解，它是将数据从store->write->主内存上锁，所以上锁的只是给主内存赋值过程，由于主内存变量的赋值超每秒可达上百万次，所以这个时间可以忽略不记