volatile

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原创 2023-02-22 14:03:48 197 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

volatile的使用场景参考：https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html 总结其实换个角度，非常简单能够理解和应用：一个引用指明了一个内存的地址，地址上有引用反映出来的值。比如：Integer i = 1 ; 引用 i 指向一个地址 0x10101 地址 0x10101 上的值为 1 ；为了线程安全，volatile能修... 阅读详情

volatile:

JVM 提供的轻量级的同步机制。保证了并发编程的可见性、有序性
不保证原子性

1、可见性：

定义：

有一个线程将主内存中的变量值做了修改，其他线程都将马上收到通知，立即获得最新值

写线程:JMM会把该线程对应的本地工作内存中的共享变量值刷新到主内存。
读线程:JMM会把该线程对应的本地工作内存置为无效，线程将到主内存中重新读取共享变量。

原理:

专业术语：

内存屏障（memory barriers）：一组处理器指令，用于实现对内存操作的顺序限制。
缓存行（cache line）：CPU高速缓存中可以分配的最小存储单位。处理器填写缓存行时会加载整个缓存行。

借助了CPU的lock指令，lock指令在多核处理器下，
1. 可以将当前处理器的缓存行的数据写回到系统内存，
2. 同时使其他CPU里缓存了该内存地址的数据置为无效

案例演示：

public class VolatileDemo {
    volatile int number = 0;
    public static void main(String[] args) {
        VolatileDemo test1 = new VolatileDemo();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始执行时，number = "+test1.number);
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                test1.add();//暂停3秒后，修改number的值。
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行add()方法之后，number = "+test1.number);
            }
        },"t1").start();
        while (test1.number == 0){}
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"程序结束！");
    }
    public  void add(){
            this.number = 10;
    }
}

不加volatile，因为不在同一个线程内，一直陷入死循环
加了volatile，此变量信息一旦改变，会通知其他线程获取新值
- 将会把该线程对应的本地工作内存中的共享变量值刷新到主内存。
- 会把读线程对应的本地工作内存置为无效，线程将到主内存中重新读取共享变量。

2、有序性：

防止指令重排

指令重排序：编译器和处理器重排序，

JMM会分别限制这两种指令重排序。(通过内存屏障)

介绍：

执行程序时，为了提高计算性能，编译器和处理器常常会对指令进行重排序，一般分为如下3种：

源代码 ——> 编译器优化的重排 ——> 指令并行的重排 ——>内存系统的重排 ——> 最终执行的指令
单线程环境下，可以确保程序最终执行结果和代码顺序执行结果的一致性（单线程环境下不用关注指令重排，因为是否重排都不会出错）。处理器在进行重排序时，必须要考虑指令之间的数据依赖性。
多线程环境中，线程交替执行。由于编译器优化重排的存在，两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的，结果也就无法预测。
用volatile关键字修饰的变量，可以禁止指令重排序，从而避免多线程环境下，程序出现乱序执行的现象。

解决方案-内存屏障：

volatile写操作：前后均加内存屏障

volatile读操作：在后面插入两个内存屏障。

在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障，防止写volatile与后面的写操作重排序。
在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障，防止写volatile与后面的读操作重排序。
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障，防止读volatile与后面的读操作重排序。
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障，防止读volatile与后面的写操作重排序。

内存屏障	解释说明
StoreStore屏障	禁止上面的普通写和下面的volatile 写重排序。
StoreLoad屏障	防止上面的volatile 写与下面可能存在的volatile 读/写重排序
LoadLoad屏障	禁止下面所有的普通读操作和上面的volatile读重排序。
LoadStore屏障	禁止下面所有的普通写操作和上面的volatile读重排