Java的Volatile實(shí)例用法及講解

在原子性、可見(jiàn)性、有序性中，volatile關(guān)鍵字主要在可見(jiàn)性中發(fā)揮作用。

volatile聲明的變量對(duì)所有線程來(lái)說(shuō)是可見(jiàn)的，就是說(shuō)當(dāng)變量的值發(fā)生改變的時(shí)候，其他線程可以立馬發(fā)現(xiàn)這個(gè)變化。

public class Main {
  private static boolean isRuning;
  private static int number;

  private static class ReaderThread extends Thread {
    public void run() {
      while (!isRuning) {
        System.out.println(number);
      }
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    new ReaderThread().start();
    Thread.sleep(1000);
    number = 42;
    isRuning = true;
    Thread.sleep(1000);
  }
}

應(yīng)該是由于編譯器優(yōu)化的存在，這里變量雖然沒(méi)有被volatile修飾，但是仍然對(duì)其他線程可見(jiàn)。。。。。

那為啥Volatile修飾的變量i++卻會(huì)有并發(fā)問(wèn)題呢？

因?yàn)閕++并不是原子操作，

i++是有兩步操作的，比如 i=0; i++

1.讀取i=0

2.計(jì)算i+1,然后賦值給i

那么可能存在2個(gè)線程同時(shí)讀取到i=0，并計(jì)算出結(jié)果i=1然后賦值給I

那么就得不到預(yù)期結(jié)果i=2。

就是說(shuō)雖然Volatile修飾的變量的變化可以被其他線程看到，但是如果同時(shí)去讀這個(gè)變量，然后進(jìn)行寫(xiě)操作，則仍會(huì)導(dǎo)致線程安全問(wèn)題。

更底層的原因是什么呢？

首先要知道Volatile修飾的變量會(huì)做兩件事（由lock指令完成）：

• 1）將當(dāng)前處理器緩存行的數(shù)據(jù)寫(xiě)回到系統(tǒng)內(nèi)存。
• 2）寫(xiě)回內(nèi)存的操作會(huì)使在其他 CPU 里緩存了該內(nèi)存地址的額數(shù)據(jù)無(wú)效。

其他緩存會(huì)失效，不正好可以保證Volatile的原子性嗎？

然而并不是，

比如有T1 T2兩個(gè)線程進(jìn)行i++操作。

當(dāng)T1將變量加載到緩存，但是還沒(méi)進(jìn)行i++運(yùn)算,T2呢已經(jīng)加載完緩存并且已經(jīng)執(zhí)行完運(yùn)算，那這個(gè)時(shí)候T1緩存里的值就該變成無(wú)效的了。

但是Volatile并不是讓其他線程緩存無(wú)效以后就去重新加載主內(nèi)存中的值，如果這時(shí)候T2緩存的值已經(jīng)被放到寄存器并且cpu進(jìn)行計(jì)算了，那即使緩存無(wú)效也不會(huì)影響T2將計(jì)算的值回寫(xiě)到主內(nèi)存中。

關(guān)于cpu執(zhí)行指令的過(guò)程可以參考https://blog.csdn.net/jizhu4873/article/details/84393905

當(dāng)一個(gè)變量定義為 volatile 之后，將具備兩種特性：

1.保證此變量對(duì)所有的線程的可見(jiàn)性，這里的“可見(jiàn)性”，如本文開(kāi)頭所述，當(dāng)一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，volatile 保證了新值能立即同步到主內(nèi)存，以及每次使用前立即從主內(nèi)存刷新。但普通變量做不到這點(diǎn)，普通變量的值在線程間傳遞均需要通過(guò)主內(nèi)存（詳見(jiàn)：Java內(nèi)存模型）來(lái)完成。

2.禁止指令重排序優(yōu)化。有volatile修飾的變量，賦值后多執(zhí)行了一個(gè)“l(fā)oad addl $0x0, (%esp)”操作，這個(gè)操作相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)存屏障（指令重排序時(shí)不能把后面的指令重排序到內(nèi)存屏障之前的位置），只有一個(gè)CPU訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)，并不需要內(nèi)存屏障；（什么是指令重排序：是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規(guī)定的順序分開(kāi)發(fā)送給各相應(yīng)電路單元處理）。

volatile 變量的內(nèi)存可見(jiàn)性是基于內(nèi)存屏障（Memory Barrier）實(shí)現(xiàn)。

內(nèi)存屏障則由lock指令實(shí)現(xiàn)

以上就是本次介紹的全部知識(shí)點(diǎn)內(nèi)容，感謝大家對(duì)億速云的支持。