Java并发-volatile

本文深入探讨了Java中volatile关键字的可见性和原子性特点,并详细解释了其与锁释放及获取的内存语义相似之处,包括volatile写和读的内存语义,以及如何通过内存屏障防止重排序。

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volatile自身特性

可见性:对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入。
原子性:对任意单个volatile变量的读/写具有原子性,单类似于volatile++这种复合操作不具有原子性
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等同于
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volatile写和锁的释放有相同的内存语义;volatile读和锁的获取有相同的内存语义

volatile写内存语义,锁的释放

当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
当线程获取锁时,JMM会把线程对应的本地内存置为无效,然后临界区的代码从主存中读入共享变量到工作内存。

volatile读内存语义,锁的获取

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。线程接下来从内存中读取共享变量。并把本地内存中的值与主内存中的共享变量的值变为一致。
当线程释放锁时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存中。

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当第二个操作是volatile写时,不管第一个操作是什么,都不能重排序。这个规则确保volatile写之前的操作不会被编译器重排序到volatile写之后。

编译器在生成字节码之前,会在指令序列中插入内存屏障,来禁止特定类型的处理器排序
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volatile写后面的StoreLoad屏障。这个屏障的作用是避免volatile写与后面可能有的volatile读/写操作重排序。因为编译器常常无法准备判断在一个volatile写的后面是否需要插入一个StoreLoad屏障(可能一个volatile写之后方法立即return)。JMM采取了保守策略:在每个volatile写的后面,或者每个volatile读的前面插入一个StoreLoad屏障。

在实际执行的过程中,会根据具体情况省略不必要的屏障。

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