4月20：线程安全

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1. Volatile 与 内存屏障 与 CPU重排序

  (1)  volatile 只能保证编译器不会做乱序执行优化，无法保证CPU执行时不乱序执行。

  (2)   要保证CPU执行时不乱序执行，需要内存屏障（memory barrier），形式如下：
           _asm_  _volatile_("":::"memory") 其中的组成详解如下：
                        _asm_         用于指示编译器在此插入汇编语句；
                       _volatile_   等同于c语言的volatile
        :::       表示这个是空指令。

memory 强制gcc编译器假RAM所有的内存单元均被汇编指令修改，这样CPU中的registers 和cache中以缓存的内存单元中的数据将作废。CPU将不得不在需要的时候重新读取内存中的数据，这样就阻止了又将registers，cache中的数据用于优化指令而比曼去访问内存！！

      对于内存屏障封装最常见的宏为： xxx_mb()， barrier() 等：
            mb()    适用于多处理器和单处理器的内存屏障
            rmb（）  适用于多处理器和单处理器的读内存屏障
           wmb（）  适用于多处理器和单处理器的写内存屏障

           smp_ mb()    适用于多处理器的内存屏障
           smp_rmb（）  适用于多处理器的读内存屏障
           smp_wmb（）  适用于多处理器的写内存屏障.

前提：读可以多线程，写必须单线程，如果是多线程写，则做不到无锁。 内存屏障的核心是：一写多读，完全无锁，对于多线程写的情况，内存屏障完全无用。 在多核CPU中，改过的值可能还在当前CPU的缓存中，没有刷新到内存中，内核屏障就是要强制把这个值刷新到内存中。

 (3) CPU指令重排：多核的CPU中才会出现！！！ 指令重排 无法逾越 内存屏障

为什么CPU 与 内存之间会有缓存 ：程序中CPU计算 与 内存交互，CPU计算速度 远远高于 与内存交互的速度，所以为了提高速度而引入了缓存，缓存一致性是保证数据准确性的基础。在多处理器时，单个CPU对缓存的改动，需要通知其他CPU,所以CPU不仅要控制自己的读写操作，还要监听其他CPU发出的通知，从而保证数据的最终一致性！！

CPU性能优化手段----运行时指令重排：

当CPU写缓存时发现缓存被其他CPU占用，为了提高CPU性能，遵循as-if-serial语义 可将后面的读缓存命令优先执行。其中as-if-serial语义：不管怎么重排，（单线程）程序的执行结果不能改变。

CPU高速缓存下出现的问题：

缓存中的数据和主内存的数据并不是实时同步的，各个CPU间的缓存数据也不是实时同步的，在同一时间内存地址的数据值可能不一致。 解决方案：读内存屏障。

   CPU重排出现的问题：

多核多线程中，指令逻辑无法分辨因果关系，可能出现乱序执行，导致程序运行结果出错。 解决方案：写内存屏障。