java 保留字段volatile、transient、native、synchronized

一、volatile

    Java語言提供了一種稍弱的同步機制，即volatile變量，用來確保將變量的更新操做通知到其餘線程。當把變量聲明爲volatile類型後，編譯器與運行時都會注意到這個變量是共享的，所以不會將該變量上的操做與其餘內存操做一塊兒重排序。volatile變量不會被緩存在寄存器或者對其餘處理器不可見的地方，所以在讀取volatile類型的變量時總會返回最新寫入的值。

有序性：

　　Java 語言提供了 volatile 和 synchronized 兩個關鍵字來保證線程之間操做的有序性，volatile 是由於其自己包含「禁止指令重排序」的語義，synchronized 是由「一個變量在同一個時刻只容許一條線程對其進行 lock 操做」這條規則得到的，此規則決定了持有同一個對象鎖的兩個同步塊只能串行執行。

      在訪問volatile變量時不會執行加鎖操做，所以也就不會使執行線程阻塞，所以volatile變量是一種比sychronized關鍵字更輕量級的同步機制

      當對非volatile 變量進行讀寫的時候，每一個線程先從內存拷貝變量到CPU緩存中。若是計算機有多個CPU，每一個線程可能在不一樣的CPU上被處理，這意味着每一個線程能夠拷貝到不一樣的 CPU cache 中。

　　而聲明變量是 volatile 的，JVM 保證了每次讀變量都從內存中讀，跳過 CPU cache 這一步。

當一個變量定義爲 volatile 以後，將具有兩種特性：

　　1.保證此變量對全部的線程的可見性，這裏的「可見性」，當一個線程修改了這個變量的值，volatile 保證了新值能當即同步到主內存，以及每次使用前當即從主內存刷新。但普通變量作不到這點，普通變量的值在線程間傳遞均須要經過主內存（詳見：Java內存模型）來完成。

　　2.禁止指令重排序優化。有volatile修飾的變量，賦值後多執行了一個「load addl $0x0, (%esp)」操做，這個操做至關於一個內存屏障（指令重排序時不能把後面的指令重排序到內存屏障以前的位置），只有一個CPU訪問內存時，並不須要內存屏障；（什麼是指令重排序：是指CPU採用了容許將多條指令不按程序規定的順序分開發送給各相應電路單元處理）。

volatile 性能：

　　volatile 的讀性能消耗與普通變量幾乎相同，可是寫操做稍慢，由於它須要在本地代碼中插入許多內存屏障指令來保證處理器不發生亂序執行。

二、native

    用native修飾的是一種特殊的方法，通常用來聲明用其餘語言編寫的方法體並具體實現方法功能。因爲native的方法使用其餘語言在外部編寫，所以native方法沒有方法體，而使用一個「；」代替。在Java語言中採用其餘語言編寫的模塊做爲類方法能夠充分利用已有的程序功能模塊，避免重複工做和提升程序的安全性、準確性。要注意的是，native方法模塊中是以非字節碼形式嵌入到Java程序之中，而這種二進制代碼只能運行在編譯生成它的平臺上，因此Java的跨平臺將受到破壞，除非native引入代碼也具備跨平臺性，所以使用這類方法要當心。

    native關鍵字說明其修飾的方法是一個原生態方法，方法對應的實現不是在當前文件，而是在用其餘語言（如C和C++）實現的文件中。Java語言自己不能對操做系統底層進行訪問和操做，可是能夠經過JNI接口調用其餘語言來實現對底層的訪問。JNI是Java本機接口（Java Native Interface），是一個本機編程接口，它是Java軟件開發工具箱（java Software Development Kit，SDK）的一部分。JNI容許Java代碼使用以其餘語言編寫的代碼和代碼庫。Invocation API（JNI的一部分）能夠用來將Java虛擬機（JVM）嵌入到本機應用程序中，從而容許程序員從本機代碼內部調用Java代碼。

native用法：

1.編寫帶有native聲明的方法的Java類（java文件）
2.使用javac命令編譯編寫的Java類（class文件）
3.使用javah -jni ****來生成後綴名爲.h的頭文件（.h的文件）
4.使用其餘語言（C、C++）實現本地方法
5.將本地方法編寫的文件生成動態連接庫（dll文件）

案例

   1.java文件

class HelloWorld{
    public native void hello(String name);
    static{
            System.loadLibrary("hello");
        }

    public static void main(String[] args){
        new HelloWorld().hello("jni");
    }
}

2.javac命令編譯

 javac HelloWorld.java

3.生成.h文件 （注意 javah HelloWorld 後邊不跟.class）

javah -jni HelloWorld

 文件內容

/* DO NOT EDIT THIS FILE - it is machine generated */
#include <jni.h>
/* Header for class HelloWorld */

#ifndef _Included_HelloWorld
#define _Included_HelloWorld
#ifdef __cplusplus
extern "C" {
#endif
/*
 * Class:     HelloWorld
 * Method:    hello
 * Signature: (Ljava/lang/String;)V
 */
JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello
  (JNIEnv *, jobject, jstring);

#ifdef __cplusplus
}
#endif
#endif

4.實現本地方法

 #include <jni.h>
    #include "HelloWorld.h"
    #include <stdio.h>
    JNIEXPORT void JNICALL Java_HelloWorld_hello(JNIEnv *env,jobject obj, jstring name){
        
        const char *str; 
        str = (*env)->GetStringUTFChars(env, name, NULL); 
        if (str == NULL) { 
            return; 
        } 
        
        printf("Hello World! %s \n", str );
        return;
    }

5.生成動態連接庫（二選一）

cl -I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32 -LD HelloWorldImp.c -Fehello.dll

gcc -m64  -Wl,--add-stdcall-alias -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\include" -I"C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_131\include\win32" -shared -o hello.dll hello.c

注意：生成的dll文件名在選項-Fe後面配置，這裏是hello，由於在HelloWorld.java文件中咱們loadLibary的時候使用的名字是hello。固然這裏修改以後那裏也須要修改。另外須要將-I%java_home%\include -I%java_home%\include\win32參數加上，由於在第四步裏面編寫本地方法的時候引入了jni.h文件。

三、transient

Java中transient關鍵字的做用，簡單地說，就是讓某些被修飾的成員屬性變量不被序列化，這一看好像很好理解，就是不被序列化，那麼什麼狀況下，一個對象的某些字段不須要被序列化呢？若是有以下狀況，能夠考慮使用關鍵字transient修飾：

PS，記得以前看HashMap源碼的時候，發現有個字段是用transient修飾的，我以爲仍是有道理的，確實不必對這個modCount字段進行序列化，由於沒有意義，modCount主要用於判斷HashMap是否被修改（像put、remove操做的時候，modCount都會自增），對於這種變量，一開始能夠爲任何值，0固然也是能夠（new出來、反序列化出來、或者克隆clone出來的時候都是爲0的），不必持久化其值。

四、synchronized

    若是使用synchronized修飾一個類方法，那麼在調用執行前，將把系統類中對應的當前類對象加鎖。若是用synchronized修飾一個對象方法，那麼在調用執行前，將把當前對象加鎖。synchronized主要用於多線程共存的程序中線程的協調與同步。