volatile关键字的作用和原理

volatile关键字的作用和原理

关键字作用

• volatile 保证可见性

  一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

  • 保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

  • 禁止进行指令重排序。

• volatile 不能确保原子性

  public class VolatileVisibility {
  
      public static volatile int i =0;
  
      public static void increase(){
          i++;
      }
  }

  读数据和操作数据是两次操作

volatile原理

“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”

lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：

• 它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；

• 它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；

• 如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。

应用场景

synchronized 关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而 volatile 关键字在某些情况下性能要优于 synchronized ，但是要注意 volatile 关键字是无法替代 synchronized 关键字的，因为 volatile 关键字无法保证操作的原子性。通常来说，使用 volatile 必须具备以下 2 个条件：

• 对变量的写操作不依赖于当前值

• 该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

具体应用情况

• 状态标记量

  volatile boolean flag = false;
  
  while(!flag){
      doSomething();
  }
  
  public void setFlag() {
      flag = true;
  }

• double check

  class Singleton{
      private volatile static Singleton instance = null;
  
      private Singleton() {
  
      }
  
      public static Singleton getInstance() {
          if(instance==null) {
              synchronized (Singleton.class) {
                  if(instance==null)
                      instance = new Singleton();
              }
          }
          return instance;
      }
  }

参考

• 就是要你懂Java中volatile关键字实现原理