volatile与JMM

volatile特点

被volatile修饰的变量有2大特点：可见性和有序性（禁重排）

看见这两个可能会想到JMM中的可见性、有序性、原子性，那么为什么volatile没有原子性呢，这个后面会讲到，在这里先记住，volatile不具备原子性。

可见性：写完后立即刷新回主内存并及时发出通知，大家可以去主内存拿最新版，前面的修改对后面所有线程可见

有序性（禁重排）：重排序是指编译器和处理器为了优化程序性能而对指令序列进行重新排序的一种手段，有时候会改变程序语句的先后顺序；
不存在数据依赖关系，可以重排序:
存在数据依赖关系，禁止重排序:
但重排后的指令绝对不能改变原有的事行语义!这点在并发设计中必须要重点考虑!

volatile内存语义

当写一个volatle变量时，JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值立即刷新回主内存中。

当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存设置为无效，重新回到主内存中读取最新共享变量

所以volatile的写内存语义是直接刷新到主内存中，读的内存语义是直接从主内存中读取。

volatile为什么可以保证可见性和有序性呢？

主要是有内存屏障（Memory Barrier）来保证

内存屏障

内存屏障(也称内存栅栏，屏障指令等，是一类同步屏障指令，是CPU或编译器在对内存随机访问的操作中的一个同步点，使得此点之前的所有读写操作都执行后才可以开始执行此点之后的操作)，避免代码重排序。内存屏障其实就是一种VM指令，java内存模型的重排规则会要求Java编译器在生成JVM指令时插入特定的内存屏障指令，通过这些内存屏障指令，volatile实现了java内存模型中的可见性和有序性(禁重排)，但volatie无法保证原子性。

内存屏障之前的所有写作都要回写到主内存
内存屏障之后的所有读续作都能获得内存屏障之前的所有写操作的最新结果(实现了可见性)。

屏障分类

粗分有两种，写屏障和读屏障
细分有四种

粗分两种屏障

写屏障(Store Memory Barier)：在写指令之后插入写屏障，强制把写缓冲区的数据剧回到主内存中

读屏障(Load Memory Barier):在读指令之前插入读屏障，让工作内存或CPU高速缓存当中的缓存数据失效，重新回到主内存中获取最新数据

查看unsafe类

再往下，看native就需要看c++源码

在openjdk里面找到unsafe.hpp

再根据OrderAccess类找，就找到了细分的四种屏障（c++帮我们实现的）

细分四种屏障

看着可能有点懵，但是这种四种屏障可以看做是一种顺序规范，从硬件层面上保证了volatile的有序性，也就是禁止指令重排序，让指令必须按照我的规范去执行。

根据上图，可总结volatile变量被修饰的规则：

1. 当第一个操作为volatile读时，不论第二个操作是计么，都不能重排序。这个操作保证了volatile读之后的操作不会被重排到volatile读之前

2. 当第二个操作为volatile写时，不论第一个操作是什么，都不能重排序。这个操作保证了volatile写之前的操作不会被重排到volatle写之后

3. 当第一个操作为volatile写时，第二个操作为volatile读时，不能重排

volatile特性案例说明

不用volatile修饰，设置的flag无效，main线程修改的值没有被t1线程拿到

用volatile修饰的变量，一旦修改，后面线程立即从主内存拿到最新数据，程序结束

如何正确使用volatile

volatile的常用使用场景：

• 单一赋值，但是含复合运算复制不可以（i++之类），因为在本地工作内存空间中的操作是非原子性的，可能会出现问题

• 状态标志，判断业务是否结束
  

• 开销较低的读、写策略
  

• DCL双端锁的发布，多线程在单例模式下禁止重排序，保证return的是非空
  

总结

volatile可见性：

volatil有序性：
volatile写之前的操作，都禁止重排序到volatile之后
volatile读之后的操作，都禁止重排序到volatile之前
volatile写之后volatile读，禁止重排序

$就先说到这$
$在下Apollo$
$一个爱分享Java、生活的小人物，$
$咱们来日方长，有缘江湖再见，告辞！$

原文地址：https://blog.csdn.net/pang_ping/article/details/140654579

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