关于volatile关键字

本文详细解析了Java中volatile关键字的作用及其如何通过内存屏障保证内存可见性和禁止指令重排序,防止多线程环境下因指令执行顺序不当导致的问题。

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

在程序中我们认为的同步操作(宏观上单同步),在计算机CPU的操作中微观上是有先后顺序的(时间片)


  volatile关键字禁止指令重排序有两层意思:参考博客:https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html


  1)当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时,在其前面的操作的更改肯定全部已经进行,且结果已经对后面的操作可见;在其后面的操作肯定还没有进行;


  2)在进行指令优化时,不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行,也不能把volatile变量后面的语句放到其前面执行。


摘自《深入理解Java虚拟机》:


  “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:


  1)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;
   这条语句避免了在多线程中由于jvm虚拟机(允许编译器和处理器对指令进行重排序)优化执行顺序而带来的程序错误(即可能先执行写在后面的语句),例如:
    //线程1:
context = loadContext();   //语句1
inited = true;             //语句2
 
//线程2:
while(!inited ){
 sleep();
}
doSomethingwithconfig(context);


上面代码中,由于语句1和语句2没有数据依赖性,因此可能会被重排序。假如发生了重排序,在线程1执行过程中先执行语句2,而此是线程2会以为初始化工作已经完成,那么就会跳出while循环,去执行doSomethingwithconfig(context)方法,而此时context并没有被初始化,就会导致程序出错。
  2)它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存;


  3)如果是写操作,它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。

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