volatile原理

于 2024-06-19 10:01:29 发布
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分类专栏： 并发编程 文章标签： java 后端
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volatile内存语义

volatile是java提供的一种轻量级的同步机制，在并发编程中，它也扮演着比较重要的角色。一方面volatile不会造成上下文切换的开销，另一方面它又不能像synchronized那样保证所有场景下线程安全，因此必须在合适的场景下使用volatile机制。

valatile仅保证了可见性和有效性，并不能保证原子性

volatile原理

volatile能够实现可见性和有序性，flush和reflush指令解决了可见性，内存屏障解决了有序性。

flush和reflush指令

flush和reflush指令解决了可见性。

  • flush:当读取数据时强制将无效队列中invalidate message刷新到高速缓存标记数据为无效重新从其他处理器高速缓存和主存中读取
  • reflush:当写数据时强制将写缓冲区的数据写入到高速缓存中

volatile写-读的内存语义

  • 当写一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的变量值刷新到主内存。
  • 当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为无效，线程将从主内存中读取共享变量。

内存屏障

内存屏障解决了有序性

volatile读数据

loadload屏障:禁止下面普通读和volatile读重排
loadStore屏障:禁止下面普通写和volatile读重排
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障。在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。

volatile写数据

在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。

  • 前面storestore屏障:禁止上面普通写和volatile写重排序 解决store和store的重排
  • 后面storeload屏障:禁止下面普通读和volatile读/写重排序 解决store和load的重排

image.png

volatile的应用场景

  1. 优雅停机isRunning中断线程后修改isRunning=false volatile
  2. aqs中state变量保证另外一个线程读时可见
  3. CopyOnWriteArrayList写时复制中数组对象通过volatile修饰保证写操作在下次读的时候可见
  4. 注册中心心跳
Java volatile关键字最全总结：原理剖析与实例讲解(简单易懂)
夏日清风
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本文从Java的内存模型和线程的工作原理出发，对volatile关键字进行介绍。帮助读者深入理解volatile的工作机制。同时，还通过简单易懂的示例讲解了如何正确地使用volatile关键字实现线程安全，避免常见的多线程安全问题。
22.Volatile原理
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Volatile关键字在Java中扮演着确保变量可见性与禁止指令重排序的关键角色，它是实现线程安全轻量级同步的一种方式。通过volatile修饰的变量，任何对其的修改都会立即写回主内存，同时其他线程对这一变量的访问总是能获取到最新值，从而避免了缓存一致性问题。这使得volatile在某些特定场景，如状态标记、双重检查锁定等模式中极为有用。 尽管volatile能保证可见性，但并不意味着它能替代所有的同步需求。它不能保证原子性操作，下面我一起来了解一下volatile原理。
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