Volatile修饰变量

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#Java #多线程 #volatile

本文深入解析Java中的Volatile关键字，探讨其如何确保变量更新在线程间可见，防止编译器重排序，以及在多线程环境下的正确使用场景。特别指出Volatile不适用的场景，如非原子操作count++，并解释了在多处理器环境下Volatile如何维持缓存一致性。

摘要生成于 C知道 ，由 DeepSeek-R1 满血版支持， 前往体验 >

      这是一种稍弱的同步机制,用来确保将变量的更新操作通知到其他线程,保持被该字段修饰的变量在线程之间的共享.并且编译器注意到被修饰的变量,那么不会将该变量上的操作同其他内存操作一起重排序.volatile变量不会被缓存在寄存器或者其他处理器不可见的地方,因此在读取volatile类型的变量的时候总会返回最新写入的值.

      这里有个错误的引用场景,就是count++,这种类型的操作用volatile修饰,当多个线程在同时执行count++的时候,它是依赖count的当前值的,多个线程可以同时获取count值,但是在加的时候,它的修改不具备原子性,即获取值,修改值,写入内存这三步不是原子性的,所以计数器用该关键字修饰,还是会出现问题,一般适用于单线程修改,多线程读取的场景.

        在代码运行中,为了提高处理速度，处理器不直接和内存进行通信，而是先将系统内存的数据读到内部缓存（L1，L2或其他）后再进行操作，但操作完不知道何时会写到内存。如果对声明volatile的变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是，就算写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，再执行计算操作就会有问题。所以，在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，当处理器对这个数据进行操作的时候，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存里

C语言中volatile修饰变量，及其余const的区别
zxm8513优快云博客
08-09 1163
volatile修饰的变量表示是随时可以发生变化的，因此当编译器用到这个值的时候会重新去调用其数值，而不是使用保存在寄存器的备份。Volatile一般来修饰寄存器变量，因为寄存器里面存数的数据会经常发生变化。Volatile只是一个修饰关键字因此可以用数据类型放在前边修饰比如：const volatile a；表示a是一个volatile类型的常量，说是常量是因为在程序运行中程序不能更改这个数值，但是它可能会意想不到的发生改变。通过指针来定义寄存器变量。............
java中volatile 变量是什么？volatile 变量和atomic 变量有什么不同？
java1234的博客
11-15 1014
java中volatile 变量是什么？volatile 变量和atomic 变量有什么不同？
JAVA-volatile修饰引用类型变量,能否保证其属性的可见性?
书院二层楼
03-05 3763
先说结论:不能! 我看到有些文章会写到,volatile如果修饰引用类型变量,那么"引用"的地址的改变(即变量指向了其他对象)对其他线程是可见的,但是引用的对象的属性变化对其他线程不可见. 本着实事求是的精神,我写一些例子,经过一些尝试,发现普通对象的属性的改变,volatile能保证其变化是可见的. 但是!!! 大量的测试后,我发现,其他线程不是每次都能观察到对象属性的变化,特别是对象的属性变化...
[原]Java多线程编程学习笔记之四：volatile变量修饰符—意料之外的问题（含代码）...
dfu54516的博客
12-06 364
转载请注明出处大学生程序代写> volatile用处说明 在JDK1.2之前，Java的内存模型实现总是从主存（即共享内存）读取变量，是不需要进行特别的注意的。而随着JVM的成熟和优化，现在在多线程环境下volatile关键字的使用变得非常重要。 在当前的Java内存模型下，线程可以把变量保存在本地内存（比如机器的寄存器）中，而不是直接在主存中进行读写。这就可...
volatile修饰变量
weixin_34258078的博客
02-24 191
volatile 影响编译器编译的结果，指出，volatile 变量是随时可能发生变化的，与volatile变量有关的运算，不要进行编译优化，以免出错，（VC++ 在产生release版可执行码时会进行编译优化，加volatile关键字的变量有关的运算，将不进行编译优化。）。 例如： volatile int i=10; int j = i; ... ...
volatile修饰的变量
JK198310的专栏
11-06 4149
volatile修饰的确实是一个变量，而且是一个“容易变”的变量。在每次取这个变量值的时候，要求不是取它上次在某个时候取的临时缓存变量（比如说暂存在某个寄存器中），而是直接到内存中取。  volatile变量能防止优化,别如说你在某个地方可能连续调用了好几次这个函数，于是编译器优化后，可能就调用一次，其他几次就采用这一次调用的返回值，而volatile修饰后，要让每一次都进行函数调用，  而不
volatile 修饰的变量
piano_diano的博客
03-27 263
volatile volatile 修饰的变量意味着告诉了编译器这个变量是“易变”的，不要进行优化，直接从内存取值而不是从寄存器（即强制访存，多用于嵌入式）
关于volatile类型变量说明
acktomas的博客
08-23 670
volatile 是一个关键字，被称为变量限定符，通常用在变量的数据类型之前，用来修改编译器和后续程序对变量的处理方式。具体来说，它指示编译器从 RAM 而不是从存储寄存器中加载变量，存储寄存器是存储和处理程序变量的临时内存位置。只要变量的值可能被其所在代码段无法控制的内容（如并发执行的线程）所改变，就应声明为易失性变量。这意味着当你的主代码段（如循环）读取变量的前 8 位时，中断可能已经改变了后 8 位。：在读取变量时，需要禁用中断，这样中断就不能在读取变量时扰乱变量的位。
volatile变量的的概念和使用
08-04
在C语言编程中，`volatile`是一个非常重要的关键字，它用于修饰变量，向编译器传达特殊的指示。本文将深入探讨`volatile`变量的概念、作用以及如何在实际编程中使用。 `volatile`变量的主要概念是它表明该变量的值...
volatile型变量
super__x的博客
05-04 957
线程的工作内存中保存这被该线程使用的变量的主内存副本，线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的数据，比如某个线程修改一个对象的某个属性，需要将属性值从主内存中读入（read字节码指令）工作内存再进行修改，最后写回主内存(write字节码指令)，若不写回主内存，修改的值对于其他线程是不可见的，“可见性”是指当一个线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说可以立即得知。不同的线程之间也无法直接访问对方的工作内存中的变量，线程间的变量值的传递均需要通过主内存来完成。
volatile原理和语义
a_higher的博客
06-03 407
CPU缓存 导致一致性问题 解决方案 1.总线加锁（粒度太大） 2.MESI a.读操作：不做任何事情，把Cache中的数据读到寄存器 b.写操作：发出信号通知其他的CPU讲改变量的Cache line置为无效，其他的CPU要访问这个变量的时候，只能从内存中获取 java内存模型 主存中的数据所有线程都可以访问（共享数据） 每个线程都有自己的工作空间，（本地内存）（私有数...
【Java关键字】volatile、Synchronized
寻梦友的博客
08-16 324
1、并发编程的三大特性 并发编程的三大特性：原子性、可见性、有序性 原子性:一个不可再被分割的颗粒。原子性指的是一个或多个操作要么全部执行成功要么全部执行失败。 有序性: 程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。（处理器可能会对指令进行重排序） 可见性: 一个线程对共享变量的修改,另一个线程能够立刻看到。 2、volatile 它能够使变量在值发生改变时能尽快地让其他线程知道；volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制。 三大特性如下： A、保证可见性 B、不保证原子性 C、禁止指令重排 当线程A
volatile 关键字（修饰变量）
程序员小羊的博客
06-11 1376
文章目录1. 含义2. 作用3. 如何保证可见性4. 如何禁止指令重排序优化5. volatile 是不安全的6. volatile 不适用场景 1. 含义 是一种比 sychronized 关键字更轻量级的同步机制，访问 volatile 变量时，不会执行加锁操作。 2. 作用 volatile 是一个类型修饰符（type specifier）。volatile 的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。 保证可见性 禁止指令重排序优化 指令重排序优化：普通的
volatile修饰变量java_volatile 关键字（修饰变量）
weixin_33609654的博客
02-28 509
volatile 关键字(修饰变量)1. 含义是一种比 sychronized 关键字更轻量级的同步机制，访问 volitile 变量时，不会执行加锁操作。2. 作用volatile 是一个类型修饰符(type specifier)。volatile 的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。保证可见性禁止指令重排序优化指令重排序优化：普通的变量仅仅会保证在...
sc面试问题
weixin_46744534的博客
09-04 879
浅拷贝和深拷贝？ 1.浅拷贝只拷贝对象本身，对象里面的组合对象直接是引用，赋值，没用创建新的对象，属于引用传递 2.深拷贝即拷贝对象本身，也拷贝对象里面的对象 tep和udp？ 1.tcp需要三次握手，四次挥手，需要建立连接，基于连接状态，udp无连接 2.tcp的数据更安全，也有序 udp不安全，可能丢包 3.tcp性能较低。udp性能更高 4.udp比tcp更适合传输数据量较大的情况 java内存模型 属于内存的共享内存部分： 1.方法区（永久代）（元空间jdk1.8，直接使用内存.
volatile修饰的变量_从底层原理深度剖析volatile关键字，彻底征服面试官
weixin_39878688的博客
12-13 202
本篇文章从底层原理层面深度剖析volatile关键字是如何实现内存可见性的，同时引入了Java内存模型、指令重排序以及内存屏障等知识点作为原理分析的知识支撑。阅读本文之前，推荐大家先阅读作者之前的一篇关于happens-before的文章，这样更有助于大家对volatile关键字底层原理的理解。面试官为什么总是问happens-before规则，看完这篇文章你就懂了简述Java内存模型Java内存...
volatile修饰的变量_06-volatile（重要）
weixin_39943000的博客
11-25 150
1，volatile的作用volatile是一个轻量级的线程同步机制。它的特性之一，是保证了变量在线程之间的可见性。所谓的可见性是指当一个线程修改了变量的值之后，其他线程可以感知到该变化。为什么会有可见性问题？是因为由于硬件速度的不同，CPU的速度要明显快于主内存。所以为了解决速度不匹配的问题，在CPU到主内存之间就会有多级的缓存。那么这个时候就会发生，一个线程修改了数据，数据还没有及时刷到主内存...
Java里面volatile关键字修饰引用变量的陷阱
热门推荐
三劫散仙
06-25 1万+
Java里面volatile关键字修饰引用变量的陷阱如果我现在问你volatile的关键字的作用，你可能会回答对于一个线程修改的变量对其他的线程立即可见。这种说法没多大问题，但是不够严谨。严谨的回答应该是volatile关键字对于基本类型的修改可以在随后对多个线程的读保持一致，但是对于引用类型如数组，实体bean，仅仅保证引用的可见性，但并不保证引用内容的可见性。下面这些数据结构都属于引用类型，即...
用volatile修饰变量是因为变量可能会被意想不到的改变，那么在哪些情境下会出现这种情况呢
最新发布
03-09
<think>好的，我现在需要回答用户关于volatile关键字使用情境的问题。用户已经知道volatile用于变量可能被意外改变的情况，现在想知道具体有哪些情境会出现这种情况。我需要整理出常见的应用场景，并给出具体的例子和解释。 首先，回顾一下volatile的作用：告诉编译器不要优化这个变量，每次访问都从内存中读取或写入，而不是使用寄存器中的缓存值。这样做的目的是当变量被外部因素修改时，程序能正确读取最新的值。 接下来，思考哪些情况下变量会被外部因素意外修改。根据之前的回答，可能包括硬件寄存器、中断服务程序中的共享变量、多线程环境、内存映射I/O、DMA传输、信号处理程序、看门狗定时器等。 需要将这些场景逐一列举，并给出具体的例子。例如，硬件寄存器通常用于嵌入式系统中与外设通信，如读取状态寄存器或配置控制寄存器。这时候必须用volatile，因为寄存器的值可能由硬件自动改变，而不是程序本身。 中断服务程序中的共享变量也是一个典型例子。主循环可能在读取一个变量，而中断发生时，ISR会修改这个变量。如果没有volatile，编译器可能会优化掉重复读取，导致主循环看不到变量的变化。 多线程环境中的共享变量，虽然现代编译器对多线程有一定的意识，但某些情况下仍需volatile，尤其是在没有使用互斥锁或原子操作时。不过要注意，volatile并不能替代同步机制，只是确保每次访问都从内存读取。 内存映射I/O，比如通过指针访问特定内存地址，这些地址可能映射到外设的寄存器，同样需要volatile来防止编译器优化访问。 DMA传输时，内存区域可能被DMA控制器直接修改，而CPU可能缓存了这部分内存的数据，因此需要使用volatile，并结合Cache控制来确保数据一致性。 信号处理程序中，主程序可能被信号中断，处理函数修改的变量需要用volatile，以确保主程序能正确看到变化。 看门狗定时器的计数器，可能由硬件自动递减，程序需要定期写入以防止复位，此时变量必须声明为volatile，避免编译器优化掉必要的写入操作。 需要注意，每个例子都要具体说明为什么volatile是必要的，可能产生的错误情况，以及如何避免。同时，可能需要指出volatile的局限性，比如在多线程中不能替代同步机制，需要结合其他手段。 另外，用户可能对某些场景不太熟悉，比如内存映射I/O或DMA，需要用简明的语言解释。确保例子准确，避免技术错误，比如正确的语法示例。 最后，总结这些情境，并强调正确使用volatile的重要性，以及错误使用可能导致的后果。可能还需要提到一些常见的误用情况，提醒用户注意。</think>在嵌入式系统和底层编程中，`volatile`关键字用于标记那些可能被“外部因素”意外修改的变量。以下是需要`volatile`的典型场景及具体原因： --- ### 一、硬件寄存器访问（Memory-Mapped I/O） **场景**：通过内存地址直接访问硬件外设的寄存器（如GPIO状态、UART数据寄存器）。 **问题**：寄存器的值由硬件自动更新，但编译器可能误认为代码逻辑没有修改该变量，从而优化掉“冗余”的读取操作。 **示例**： ```c volatile uint32_t *status_reg = (uint32_t*)0x40000000; // 硬件状态寄存器地址 // 轮询等待状态位就绪 while ((*status_reg & 0x01) == 0) { // 每次循环必须重新读取寄存器值 // 等待... } ``` **未用`volatile`的后果**：编译器可能将`*status_reg`缓存在寄存器中，导致死循环（硬件状态变化无法被检测）。 --- ### 二、中断服务程序（ISR）共享变量 **场景**：主程序与中断服务程序（ISR）共享的变量（如标志位、计数器）。 **问题**：ISR可能在任意时刻修改变量，但编译器不知道这种“异步修改”，可能优化掉对变量的重复读取。 **示例**： ```c volatile bool data_ready = false; // 中断触发的数据就绪标志 // 主程序 while (!data_ready) { // 必须每次从内存读取最新值 // 等待中断触发... } // 中断服务程序 void ISR() { data_ready = true; // 中断异步修改标志 } ``` **未用`volatile`的后果**：编译器可能将`data_ready`优化为只读一次，导致主程序永远无法退出循环。 --- ### 三、多线程共享变量（需谨慎！） **场景**：多线程环境下，多个线程访问的共享变量（如全局状态）。 **问题**：线程可能在另一个线程中被修改，但编译器可能优化掉必要的内存访问。 ```c volatile int shared_counter = 0; // 线程A void threadA() { shared_counter++; // 其他线程可能同时修改 } // 线程B void threadB() { printf("%d", shared_counter); // 需看到最新值 } ``` **注意**： - `volatile`仅保证每次访问从内存读写，但**不保证原子性**（如`shared_counter++`可能被中断，需配合锁或原子操作）。 - 现代C/C++标准中，更推荐使用`std::atomic`或互斥锁（如`pthread_mutex`）实现线程安全。 --- ### 四、内存被外部设备修改（DMA、协处理器） **场景**：DMA控制器或协处理器直接修改某块内存（如网络数据接收缓冲区）。 **问题**：内存内容可能被外部设备更新，但CPU缓存中可能保留旧值。 **示例**： ```c volatile uint8_t dma_buffer[1024]; // DMA传输的目标缓冲区 // 启动DMA传输后，等待数据就绪 while (dma_status != COMPLETE) { // 必须每次读取最新状态 } // 使用dma_buffer中的数据（可能已被DMA修改） ``` **扩展问题**： - 若内存区域被缓存（Cache），还需通过`Cache无效化`操作确保CPU读取到最新数据（`volatile`本身不处理Cache一致性）。 --- ### 五、信号处理程序中的变量 **场景**：信号处理函数（如`SIGINT`）修改全局变量，主程序检测该变量。 **问题**：编译器可能优化掉对变量的访问，导致信号处理函数的修改对主程序不可见。 **示例**： ```c #include <signal.h> volatile sig_atomic_t exit_flag = 0; void sig_handler(int sig) { exit_flag = 1; // 信号处理函数修改标志 } int main() { signal(SIGINT, sig_handler); while (!exit_flag) { // 必须每次检测最新值 // 主循环... } return 0; } ``` --- ### 六、看门狗定时器（Watchdog Timer） **场景**：定期重置看门狗计数器以防止系统复位。 **问题**：编译器可能将重复写入操作优化为单次写入，导致看门狗超时。 **示例**： ```c volatile uint32_t *wdt_counter = (uint32_t*)0xFFFF0000; void feed_watchdog() { *wdt_counter = 0xAA55; // 必须每次实际写入硬件 } ``` --- ### 七、动态内存映射（Memory Re-mapping） **场景**：同一内存地址在不同时刻映射到不同物理位置（如内存切换技术）。 **问题**：编译器可能缓存旧地址对应的数据，未察觉内存映射已变化。 **示例**： ```c volatile uint8_t *config_page = (uint8_t*)CONFIG_BASE; void switch_config_page(int page) { remap_memory(CONFIG_BASE, page); // 切换内存映射 config_page[0] = 0x01; // 必须写入新映射的内存 } ``` --- ### 总结：何时使用`volatile`？ 1. **变量可能被硬件自动修改**（如硬件寄存器）。 2. **变量被异步上下文修改**（如中断、信号处理程序）。 3. **变量所在内存被外部设备直接修改**（如DMA缓冲区）。 4. **变量在多线程中共享且无锁保护**（需谨慎，通常需结合原子操作）。 --- ### 常见误区 - **误将`volatile`用于多线程同步**： `volatile`不保证操作的原子性，也无法替代锁或内存屏障（如`std::mutex`或`std::atomic`）。 - **过度使用`volatile`**： 非必要场景使用`volatile`会抑制编译器优化，降低性能。
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