等待/通知机制原理

等待/通知机制主要依赖于 Object 类的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法：

wait()： 当前线程进入等待状态，释放对象的监视器，并进入 WAITING 状态。它必须在 synchronized 块或方法内部调用。

notify()： 唤醒在对象监视器上等待队列中等待时间最长的线程，并将其移动到 BLOCKED 状态。它也必须在 synchronized 块或方法内部调用。

notifyAll()： 唤醒对象监视器上所有等待的线程，并将它们移动到 BLOCKED 状态。它也必须在 synchronized 块或方法内部调用。

等待/通知机制实现线程间通信

线程 A 调用 wait() 方法： 当前线程进入等待状态，释放对象的监视器，并进入 WAITING 状态。线程 A 等待线程 B 的通知。

线程 B 修改共享变量： 线程 B 执行 synchronized 块或方法，修改共享变量。

线程 B 调用 notify() 或 notifyAll() 方法： 线程 B 唤醒线程 A，将其移动到 BLOCKED 状态。线程 A 准备从 wait() 方法返回。

线程 A 获取锁并返回： 线程 A 获取对象的监视器，并从 wait() 方法返回，继续执行后续代码。

synchronized 的原理

synchronized 的核心原理在于锁定对象的监视器（Monitor）。每个对象都有一个与之关联的监视器，它控制着对象的访问权限。

获取锁： 当线程进入 synchronized 块或方法时，它会尝试获取对象的监视器。如果监视器已被其他线程占用，则当前线程会被阻塞，进入 BLOCKED 状态，等待锁的释放。

进入临界区： 获取锁的线程可以进入 synchronized 块或方法，执行临界区内的代码。临界区是指受 synchronized 保护的代码块，它确保同一时间只有一个线程可以执行。

释放锁： 线程执行完临界区代码后，会释放对象的监视器，其他被阻塞的线程可以尝试获取锁，进入临界区。

synchronized 的实现

方法同步： 使用 ACC_SYNCHRONIZED 标志表示方法为同步方法，并在方法调用和返回时使用 monitorenter 和 monitorexit 指令。

代码块同步： 使用 monitorenter 和 monitorexit 指令控制同步块的进入和退出。对象锁和类锁分别对应不同类型的 synchronized 使用方式。

synchronized 如何保证线程安全

排他性： 同一时间只有一个线程可以访问 synchronized 保护的代码块或方法。

可见性： 当一个线程修改共享变量时，其他线程能够立即看到这个修改，因为 synchronized 会将变量的值刷新到主内存。

原子性： synchronized 保护的代码块或方法是原子操作，即不会被其他线程打断。

服务器准备

准备集群文件夹

shell
mkdir -p /opt/docker/redis-cluster/conf/{6001,6002,6003,6004,6005,6006}/data

准备镜像

shell
docker pull publicisworldwide/redis-cluster 
docker pull inem0o/redis-trib

准备docker-compose.yml文件

volatile 关键字具有以下特性：

• 可见性：保证被修饰的变量在被一个线程修改后，能立即被其他线程看到最新值，而不是从本地缓存中读取旧值。

• 禁止指令重排序：确保 volatile 变量相关的操作不会被编译器或处理器重排序。

volatile 的原理主要基于以下几点：

• 内存屏障：在对 volatile 变量进行写操作时，会插入一个写屏障，强制将当前线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。在读操作时，会插入一个读屏障，强制从主内存中读取最新的值到本地内存。

• 缓存一致性协议：现代处理器通常使用缓存一致性协议（如 MESI 协议）来保证多个处理器缓存之间的数据一致性。当一个处理器修改了 volatile 变量，会通过缓存一致性协议通知其他处理器使对应的缓存行失效，从而保证其他处理器再次读取时从主内存获取最新值。

在一个多线程环境中，一个线程修改了 volatile 修饰的变量 flag 为 true ，另一个线程能够立即感知到这个变化并做出相应的处理。这是因为 volatile 的可见性特性保证了变量值的及时更新，避免了线程因为读取本地缓存中的旧值而导致的错误行为。同时，禁止指令重排序特性确保了相关操作的顺序不会被意外改变，从而增强了程序的可预测性和正确性。

happens-before 规则的定义

happens-before 规则是一种时间上的逻辑顺序，它定义了操作之间的执行顺序，并确保了程序执行结果的正确性。它包含以下两个条件：

如果一个操作 happens-before 另一个操作，那么第一个操作的执行结果将对第二个操作可见，而且第一个操作的执行顺序排在第二个操作之前。

两个操作之间存在 happens-before 关系，并不意味着 Java 平台的具体实现必须要按照 happens-before 关系指定的顺序来执行。如果重排序之后的执行结果，与按 happens-before 关系来执行的结果一致，那么这种重排序并不非法。