10、谈一谈 volatile

小景哥哥博客

谈一谈 volatile

JMM 为 volatile 定义了一些特殊访问规则，当变量被定义为 volatile 后具备两种特性：

• 保证变量对所有线程可见

  当一条线程修改了变量值，新值对于其他线程来说是立即可以得知的。volatile 变量在各个线程的工作内存中不存在一致性问题，但 Java 的运算操作符并非原子操作，导致 volatile 变量运算在并发下仍不安全。

• 禁止指令重排序优化

  使用 volatile 变量进行写操作，汇编指令带有 lock 前缀，相当于一个内存屏障，后面的指令不能重排到内存屏障之前。

  使用 lock 前缀引发两件事：① 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存。②使其他处理器的缓存无效。相当于对缓存变量做了一次 store 和 write 操作，让 volatile 变量的修改对其他处理器立即可见。

静态变量 i 执行多线程 i++ 的不安全问题

自增语句由 4 条字节码指令构成的，依次为 getstatic、iconst_1、iadd、putstatic，当 getstatic 把 i 的值取到操作栈顶时，volatile 保证了 i 值在此刻正确，但在执行 iconst_1、iadd 时，其他线程可能已经改变了 i 值，操作栈顶的值就变成了过期数据，所以 putstatic 执行后就可能把较小的 i 值同步回了主内存。

适用场景

① 运算结果并不依赖变量的当前值。② 一写多读，只有单一的线程修改变量值。

内存语义

写一个 volatile 变量时，把该线程工作内存中的值刷新到主内存。

读一个 volatile 变量时，把该线程工作内存值置为无效，从主内存读取。

指令重排序特点

第二个操作是 volatile 写，不管第一个操作是什么都不能重排序，确保写之前的操作不会被重排序到写之后。

第一个操作是 volatile 读，不管第二个操作是什么都不能重排序，确保读之后的操作不会被重排序到读之前。

第一个操作是 volatile 写，第二个操作是 volatile 读不能重排序。

JSR-133 增强 volatile 语义的原因

在旧的内存模型中，虽然不允许 volatile 变量间重排序，但允许 volatile 变量与普通变量重排序，可能导致内存不可见问题。JSR-133 严格限制编译器和处理器对 volatile 变量与普通变量的重排序，确保 volatile 的写-读和锁的释放-获取具有相同的内存语义。