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1.Volatile的实现实现原理(看这篇就够了)
2.编程「锁」事｜详解乐观锁 CAS 的技术原理
3.ReentrantLock 源码解析 | 京东云技术团队
4.[redis 源码走读] maxmemory 数据淘汰策略
5.Debug和Release编译方式的本质区别是什么？

Volatile的实现原理(看这篇就够了)

       探讨并发编程的核心要素——原子性、可见性与有序性，源码Volatile作为关键角色，实现在多线程环境中确保了可见性与有序性，源码成为轻量级同步机制的实现代表。本文旨在全面剖析Volatile的源码ffff源码实现原理，通过理论与实践相结合的实现方式，帮助读者深入理解并熟练掌握Volatile变量的源码正确运用。

       Volatile关键字与Java内存模型

       在深入探讨Volatile前，实现首先回顾Java内存模型的源码三要素——原子性、可见性与有序性，实现这是源码并发编程的基石。

       1. 原子性

       原子性指的实现是不可分割的操作，确保操作要么全成功要么全失败。源码例如，实现简单的读取与赋值操作是原子的，而复杂的操作如自增、加法等则不是。

       2. 可见性

       当一个线程修改共享变量时，其他线程能够立即访问到修改后的值。

       3. 有序性

       编译器与处理器为优化性能可能改变指令顺序，但这种重排序不影响单线程执行，却可能干扰多线程执行的正确性。

       Volatile的作用与限制

       Volatile作为类型修饰符，为共享变量赋予了两层语义：确保多线程下的可见性与禁止指令重排序。然而，它只能保证单次读写操作的原子性，对于复杂操作如自增等不适用。

       Java内存模型详解

       Java内存模型（JMM）提供了一组规则，定义了变量在主内存与工作内存中的访问方式，以实现跨平台的一致性。

       1. 变量存储在主内存

       每个线程拥有自己的工作内存，用于存储变量的副本，线程间变量传递需通过主内存同步。

       2. 独立的工作内存

       每个线程独立，其工作内存中变量的副本仅线程可见，不与其他线程共享。

       Volatile的实现原理

       Volatile通过特定的内存模型操作确保可见性与有序性，其原理基于Java内存模型的规则，通过lock、unlock、read、load等操作实现。

       1. lock

       锁定共享变量，确保线程独占。

       2. unlock

       解除锁定，图像拼接cuda源码其他线程有机会访问。

       3. read

       从主内存读取变量值。

       4. load

       将读取值存储到工作内存。

       5. use

       将值传递给代码执行引擎。

       6. assign

       将处理结果回写到工作内存。

       7. store

       将工作内存更新同步至主内存。

       8. write

       最终写入共享变量。

       指令规则

       Volatile通过上述操作确保多线程环境中的可见性与有序性，实现内存模型的规则。

       源码案例

       本文介绍了Volatile的实现原理，包括理论知识与源码实例，帮助读者理解其在并发编程中的应用。欲了解更多内容，欢迎访问作者主页获取视频详解与技术连载。

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编程「锁」事｜详解乐观锁 CAS 的技术原理

       本文深入探讨乐观锁的核心实现方式——CAS（Compare And Swap）技术原理。CAS是一种在多线程环境下实现同步功能的机制，相较于悲观锁的加锁操作，CAS允许在不使用锁的情况下实现多线程间的变量同步。Java的并发包中的原子类正是利用CAS实现乐观锁。

       CAS操作包含三个操作数：需要更新的内存值V、进行比较的预期数值A和要写入的值B。其逻辑是将内存值V与预期值A进行比较，当且仅当V值等于A时，通过原子方式用新值B更新V值（“比较+更新”整体是一个原子操作），否则不执行任何操作。一般情况下，更新操作会不断重试直至成功。

       以Java.util.concurrent.atomic并发包下的AtomicInteger原子整型类为例，分析其CAS底层实现机制。方法`atomicData.incrementAndGet()`内部通过Unsafe类实现。Unsafe类是底层硬件CPU指令复制工具类，关键在于compareAndSet（）方法的返回结果。

       `unsafe.compareAndSwapInt(this, valueOffset, expect, update)`

       此方法中，参数`this`是Unsafe对象本身，用于获取value的内存偏移地址。`valueOffset`是value变量的内存偏移地址，`expect`是期望更新的值，`update`是要更新的最新值。如果原子变量中的value值等于`expect`，则使用`update`值更新该值并返回true，否则返回false。

       至于`valueOffset`的来源，这里提到value实际上是volatile关键字修饰的变量，以保证在多线程环境下的内存可见性。

       CAS的百万滑头附图源码底层是Unsafe类。如何通过`Unsafe.getUnsafe()`方法获得Unsafe类的实例？这是因为AtomicInteger类在rt.jar包下，因此通过Bootstrap根类加载器加载。Unsafe类的具体实现可以在hotspot源码中找到，而unsafe.cpp中的C++代码不在本文详细分析范围内。对CAS实现感兴趣的读者可以自行查阅。

       CAS底层的Unsafe类在多处理器上运行时，为cmpxchg指令添加lock前缀（lock cmpxchg），在单处理器上则无需此步骤（单处理器自身维护单处理器内的顺序一致性）。这一机制确保了CAS操作的原子性。

       最后，同学们会发现CAS的操作与原子性密切相关。CPU如何实现原子性操作是一个深入的话题，有机会可以继续探索。欢迎在评论区讨论，避免出现BUG！点赞转发不脱发！

ReentrantLock 源码解析 | 京东云技术团队

       并发指同一时间内进行了多个线程。并发问题是多个线程对同一资源进行操作时产生的问题。通过加锁可以解决并发问题，ReentrantLock 是锁的一种。

       1 ReentrantLock

       1.1 定义

       ReentrantLock 是 Lock 接口的实现类，可以手动的对某一段进行加锁。ReentrantLock 可重入锁，具有可重入性，并且支持可中断锁。其内部对锁的控制有两种实现，一种为公平锁，另一种为非公平锁.

       1.2 实现原理

       ReentrantLock 的实现原理为 volatile+CAS。想要说明 volatile 和 CAS 首先要说明 JMM。

       1.2.1 JMM

       JMM (java 内存模型 Java Memory Model 简称 JMM) 本身是一个抽象的概念，并不在内存中真实存在的，它描述的是一组规范或者规则，通过这组规范定义了程序中各个变量的访问方式.

       由于 JMM 运行的程序的实体是线程。而每个线程创建时 JMM 都会为其创建一个自己的工作内存 (栈空间), 工作内存是每个线程的私有数据区域。而 java 内存模型中规定所有的变量都存储在主内存中，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问，但线程的变量的操作 (读取赋值等) 必须在自己的工作内存中去进行，首先要将变量从主存拷贝到自己的工作内存中，然后对变量进行操作，操作完成后再将变量操作完后的新值写回主内存，不能直接操作主内存的变量，各个线程的工作内存中存储着主内存的变量拷贝的副本，因不同的线程间无法访问对方的工作内存，线程间的html系统登录源码通信必须在主内存来完成。

       如图所示：线程 A 对变量 A 的操作，只能是从主内存中拷贝到线程中，再写回到主内存中。

       1.2.2 volatile

       volatile 是 JAVA 的关键字用于修饰变量，是 java 虚拟机的轻量同步机制，volatile 不能保证原子性。 作用：

       作用：CAS 会使用现代处理器上提供的高效机器级别原子指令，这些原子指令以原子方式对内存执行读 - 改 - 写操作。

       1.2.4 AQSAQS 的全称是 AbstractQueuedSynchronizer（抽象的队列式的同步器），AQS 定义了一套多线程访问共享资源的同步器框架。

       AQS 主要包含两部分内容：共享资源和等待队列。AQS 底层已经对这两部分内容提供了很多方法。

       2 源码解析

       ReentrantLock 在包 java.util.concurrent.locks 下，实现 Lock 接口。

       2.1 lock 方法

       lock 分为公平锁和非公平锁。

       公平锁：

       非公平锁：上来先尝试将 state 从 0 修改为 1，如果成功，代表获取锁资源。如果没有成功，调用 acquire。state 是 AQS 中的一个由 volatile 修饰的 int 类型变量，多个线程会通过 CAS 的方式修改 state，在并发情况下，只会有一个线程成功的修改 state。

       2.2 acquire 方法

       acquire 是一个业务方法，里面并没有实际的业务处理，都是在调用其他方法。

       2.3 tryAcquire 方法

       tryAcquire 分为公平和非公平两种。

       公平：

       非公平：

       2.4 addWaiter 方法

       在获取锁资源失败后，需要将当前线程封装为 Node 对象，并且插入到 AQS 队列的末尾。

       2.5 acquireQueued 方法

       2.6 unlock 方法

       释放锁资源，将 state 减 1, 如果 state 减为 0 了，唤醒在队列中排队的 Node。

       3 使用实例

       3.1 公平锁

       1. 代码：

       2. 执行结果：

       3. 小结：

       公平锁可以保证每个线程获取锁的机会是相等的。

       3.2 非公平锁

       1. 代码：

       2. 执行结果：

       3. 小结：

       非公平锁每个线程获取锁的机会是随机的。

       3.3 忽略重复操作

       1. 代码：

       2. 执行结果：

       3. 小结：

       当线程持有锁时，不会重复执行，可以用来防止定时任务重复执行或者页面事件多次触发时不会重复触发。

       3.4 超时不执行

       1. 代码：

       2. 执行结果：

       3. 小结：

       超时不执行可以防止由于资源处理不当长时间占用资源产生的死锁问题。

       4 总结

       并发是现在软件系统不可避免的问题，ReentrantLock 是可重入的独占锁，比起 synchronized 功能更加丰富，支持公平锁实现，支持中断响应以及限时等待等，源码补码转化器是处理并发问题很好的解决方案。

[redis 源码走读] maxmemory 数据淘汰策略

       Redis 是一个内存数据库，通过配置 `maxmemory` 来限定其内存使用量。当 Redis 主库内存超出限制时，会触发数据淘汰机制，以减少内存使用量，直至达到限制阈值。

       当 `maxmemory` 配置被应用，Redis 会根据配置采用相应的数据淘汰策略。`volatile-xxx` 类型配置仅淘汰设置了过期时间的数据，而 `allkeys-xxx` 则淘汰数据库中所有数据。若 Redis 主要作为缓存使用，可选择 `allkeys-xxx`。

       数据淘汰时机发生在事件循环处理命令时。有多种淘汰策略可供选择，从简单到复杂包括：不淘汰数据（`noeviction`）、随机淘汰（`volatile-random`、`allkeys-random`）、采样淘汰（`allkeys-lru`、`volatile-lru`、`volatile-ttl`、`volatile-freq`）以及近似 LRU 和 LRU 策略（`volatile-lru` 和 `allkeys-lru`）。

       `noeviction` 策略允许读操作但禁止大多数写命令，返回 `oomerr` 错误，仅允许执行少量写命令，如删除命令 `del`、`hdel` 和 `unlink`。

       `volatile-random` 和 `allkeys-random` 机制相对直接，随机淘汰数据，策略相对暴力。

       `allkeys-lru` 策略根据最近最少使用（LRU）算法淘汰数据，优先淘汰最久未使用的数据。

       `volatile-lru` 结合了过期时间与 LRU 算法，优先淘汰那些最久未访问且即将过期的数据。

       `volatile-ttl` 策略淘汰即将过期的数据，而 `volatile-freq` 则根据访问频率（LFU）淘汰数据，考虑数据的使用热度。

       `volatile-lru` 和 `allkeys-lru` 策略通过采样来近似 LRU 算法，维护一个样本池来确定淘汰顺序，以提高淘汰策略的精确性。

       总结而言，Redis 的数据淘汰策略旨在平衡内存使用与数据访问需求，通过灵活的配置实现高效的数据管理。策略的选择应基于具体应用场景的需求，如数据访问模式、性能目标等。

Debug和Release编译方式的本质区别是什么？

       一、Debug 和 Release 编译方式的本质区别

        Debug 通常称为调试版本，它包含调试信息，并且不作任何优化，便于程序员调试程序。Release 称为发布版本，它往往是进行了各种优化，使得程序在代码大小和运行速度上都是最优的，以便用户很好地使用。

        Debug 和 Release 的真正秘密，在于一组编译选项。下面列出了分别针对二者的选项（当然除此之外还有其他一些，如/Fd /Fo，但区别并不重要，通常他们也不会引起 Release 版错误，在此不讨论）

        Debug 版本：

        /MDd /MLd 或 /MTd 使用 Debug runtime library(调试版本的运行时刻函数库)

        /Od 关闭优化开关

        /D "_DEBUG" 相当于 #define _DEBUG,打开编译调试代码开关(主要针对

        assert函数)

        /ZI 创建 Edit and continue(编辑继续)数据库，这样在调试过

        程中如果修改了源代码不需重新编译

        /GZ 可以帮助捕获内存错误

        /Gm 打开最小化重链接开关，减少链接时间

        Release 版本：

        /MD /ML 或 /MT 使用发布版本的运行时刻函数库

        /O1 或 /O2 优化开关，使程序最小或最快

        /D "NDEBUG" 关闭条件编译调试代码开关(即不编译assert函数)

        /GF 合并重复的字符串，并将字符串常量放到只读内存，防止

        被修改

        实际上，Debug 和 Release 并没有本质的界限，他们只是一组编译选项的集合，编译器只是按照预定的选项行动。事实上，我们甚至可以修改这些选项，从而得到优化过的调试版本或是带跟踪语句的发布版本。

        二、哪些情况下 Release 版会出错

        有了上面的介绍，我们再来逐个对照这些选项看看 Release 版错误是怎样产生的

        1. Runtime Library：链接哪种运行时刻函数库通常只对程序的性能产生影响。调试版本的 Runtime Library 包含了调试信息，并采用了一些保护机制以帮助发现错误，因此性能不如发布版本。编译器提供的 Runtime Library 通常很稳定，不会造成 Release 版错误；倒是由于 Debug 的 Runtime Library 加强了对错误的检测，如堆内存分配，有时会出现 Debug 有错但 Release 正常的现象。应当指出的是，如果 Debug 有错，即使 Release 正常，程序肯定是有 Bug 的，只不过可能是 Release 版的某次运行没有表现出来而已。

        2. 优化：这是造成错误的主要原因，因为关闭优化时源程序基本上是直接翻译的，而打开优化后编译器会作出一系列假设。这类错误主要有以下几种：

        (1) 帧指针(Frame Pointer)省略（简称 FPO ）：在函数调用过程中，所有调用信息（返回地址、参数）以及自动变量都是放在栈中的。若函数的声明与实现不同（参数、返回值、调用方式），就会产生错误————但 Debug 方式下，栈的访问通过 EBP 寄存器保存的地址实现，如果没有发生数组越界之类的错误（或是越界“不多”），函数通常能正常执行；Release 方式下，优化会省略 EBP 栈基址指针，这样通过一个全局指针访问栈就会造成返回地址错误是程序崩溃。C++ 的强类型特性能检查出大多数这样的错误，但如果用了强制类型转换，就不行了。你可以在 Release 版本中强制加入 /Oy- 编译选项来关掉帧指针省略，以确定是否此类错误。此类错误通常有：

        ● MFC 消息响应函数书写错误。正确的应为

        afx_msg LRESULT OnMessageOwn(WPARAM wparam, LPARAM lparam);

        ON_MESSAGE 宏包含强制类型转换。防止这种错误的方法之一是重定义 ON_MESSAGE 宏，把下列代码加到 stdafx.h 中（在#include "afxwin.h"之后）,函数原形错误时编译会报错

        #undef ON_MESSAGE

        #define ON_MESSAGE(message, memberFxn) { message, 0, 0, 0, AfxSig_lwl, (AFX_PMSG)(AFX_PMSGW)(static_cast< LRESULT (AFX_MSG_CALL CWnd::*)(WPARAM, LPARAM) > (&memberFxn) },

        (2) volatile 型变量：volatile 告诉编译器该变量可能被程序之外的未知方式修改（如系统、其他进程和线程）。优化程序为了使程序性能提高，常把一些变量放在寄存器中（类似于 register 关键字），而其他进程只能对该变量所在的内存进行修改，而寄存器中的值没变。如果你的程序是多线程的，或者你发现某个变量的值与预期的不符而你确信已正确的设置了，则很可能遇到这样的问题。这种错误有时会表现为程序在最快优化出错而最小优化正常。把你认为可疑的变量加上 volatile 试试。

        (3) 变量优化：优化程序会根据变量的使用情况优化变量。例如，函数中有一个未被使用的变量，在 Debug 版中它有可能掩盖一个数组越界，而在 Release 版中，这个变量很可能被优化调，此时数组越界会破坏栈中有用的数据。当然，实际的情况会比这复杂得多。与此有关的错误有：

        ● 非法访问，包括数组越界、指针错误等。例如

        void fn(void)

        {

        int i;

        i = 1;

        int a[4];

        {

        int j;

        j = 1;

        }

        a[-1] = 1;//当然错误不会这么明显，例如下标是变量

        a[4] = 1;

        }

        j 虽然在数组越界时已出了作用域，但其空间并未收回，因而 i 和 j 就会掩盖越界。而 Release 版由于 i、j 并未其很大作用可能会被优化掉，从而使栈被破坏。

        3. _DEBUG 与 NDEBUG ：当定义了 _DEBUG 时，assert() 函数会被编译，而 NDEBUG 时不被编译。除此之外，VC++中还有一系列断言宏。这包括：

        ANSI C 断言 void assert(int expression );

        C Runtime Lib 断言 _ASSERT( booleanExpression );

        _ASSERTE( booleanExpression );

        MFC 断言 ASSERT( booleanExpression );

        VERIFY( booleanExpression );

        ASSERT_VALID( pObject );

        ASSERT_KINDOF( classname, pobject );

        ATL 断言 ATLASSERT( booleanExpression );

        此外，TRACE() 宏的编译也受 _DEBUG 控制。

        所有这些断言都只在 Debug版中才被编译，而在 Release 版中被忽略。唯一的例外是 VERIFY() 。事实上，这些宏都是调用了 assert() 函数，只不过附加了一些与库有关的调试代码。如果你在这些宏中加入了任何程序代码，而不只是布尔表达式（例如赋值、能改变变量值的函数调用 等），那么 Release 版都不会执行这些操作，从而造成错误。初学者很容易犯这类错误，查找的方法也很简单，因为这些宏都已在上面列出，只要利用 VC++ 的 Find in Files 功能在工程所有文件中找到用这些宏的地方再一一检查即可。另外，有些高手可能还会加入 #ifdef _DEBUG 之类的条件编译，也要注意一下。

        顺便值得一提的是 VERIFY() 宏，这个宏允许你将程序代码放在布尔表达式里。这个宏通常用来检查 Windows API 的返回值。有些人可能为这个原因而滥用 VERIFY() ，事实上这是危险的，因为 VERIFY() 违反了断言的思想，不能使程序代码和调试代码完全分离，最终可能会带来很多麻烦。因此，专家们建议尽量少用这个宏。

        4. /GZ 选项：这个选项会做以下这些事

        (1) 初始化内存和变量。包括用 0xCC 初始化所有自动变量，0xCD ( Cleared Data ) 初始化堆中分配的内存（即动态分配的内存，例如 new ），0xDD ( Dead Data ) 填充已被释放的堆内存（例如 delete ），0xFD( deFencde Data ) 初始化受保护的内存（debug 版在动态分配内存的前后加入保护内存以防止越界访问），其中括号中的词是微软建议的助记词。这样做的好处是这些值都很大，作为指针是不可能的（而且 位系统中指针很少是奇数值，在有些系统中奇数的指针会产生运行时错误），作为数值也很少遇到，而且这些值也很容易辨认，因此这很有利于在 Debug 版中发现 Release 版才会遇到的错误。要特别注意的是，很多人认为编译器会用 0 来初始化变量，这是错误的（而且这样很不利于查找错误）。

        (2) 通过函数指针调用函数时，会通过检查栈指针验证函数调用的匹配性。（防止原形不匹配）

        (3) 函数返回前检查栈指针，确认未被修改。（防止越界访问和原形不匹配，与第二项合在一起可大致模拟帧指针省略 FPO ）

        通常 /GZ 选项会造成 Debug 版出错而 Release 版正常的现象，因为 Release 版中未初始化的变量是随机的，这有可能使指针指向一个有效地址而掩盖了非法访问。

        除此之外，/Gm /GF 等选项造成错误的情况比较少，而且他们的效果显而易见，比较容易发现。

       三、怎样“调试” Release 版的程序

        遇到 Debug 成功但 Release 失败，显然是一件很沮丧的事，而且往往无从下手。如果你看了以上的分析，结合错误的具体表现，很快找出了错误，固然很好。但如果一时找不出，以下给出了一些在这种情况下的策略。

        1. 前面已经提过，Debug 和 Release 只是一组编译选项的差别，实际上并没有什么定义能区分二者。我们可以修改 Release 版的编译选项来缩小错误范围。如上所述，可以把 Release 的选项逐个改为与之相对的 Debug 选项，如 /MD 改为 /MDd、/O1 改为 /Od，或运行时间优化改为程序大小优化。注意，一次只改一个选项，看改哪个选项时错误消失，再对应该选项相关的错误，针对性地查找。这些选项在 Project\Settings... 中都可以直接通过列表选取，通常不要手动修改。由于以上的分析已相当全面，这个方法是最有效的。

        2. 在编程过程中就要时常注意测试 Release 版本，以免最后代码太多，时间又很紧。

        3. 在 Debug 版中使用 /W4 警告级别，这样可以从编译器获得最大限度的错误信息，比如 if( i =0 )就会引起 /W4 警告。不要忽略这些警告，通常这是你程序中的 Bug 引起的。但有时 /W4 会带来很多冗余信息，如 未使用的函数参数 警告，而很多消息处理函数都会忽略某些参数。我们可以用

        #progma warning(disable: ) //禁止

        //...

        #progma warning(default: ) //重新允许

        来暂时禁止某个警告，或使用

        #progma warning(push, 3) //设置警告级别为 /W3

        //...

        #progma warning(pop) //重设为 /W4

        来暂时改变警告级别，有时你可以只在认为可疑的那一部分代码使用 /W4。

        4.你也可以像 Debug 一样调试你的 Release 版，只要加入调试符号。在 Project/Settings... 中，选中 Settings for "Win Release"，选中 C/C++ 标签，Category 选 General，Debug Info 选 Program Database。再在 Link 标签 Project options 最后加上 "/OPT:REF" (引号不要输)。这样调试器就能使用 pdb 文件中的调试符号。但调试时你会发现断点很难设置，变量也很难找到——这些都被优化过了。不过令人庆幸的是，Call Stack 窗口仍然工作正常，即使帧指针被优化，栈信息（特别是返回地址）仍然能找到。这对定位错误很有帮助。