volatile

作者: 龙剑灵 | 来源:发表于2020-05-17 22:23 被阅读0次

volatile关键字
private volatile int count;

volatile关键字主要有三方面作用:
1.实现1ong/ double类型变量的原子操作
2.防止指令重排序
3.实现变量的可见性

volatile double a = 1.0
例子: 比如修改某个数的低32位,另一个线程修改高32位, 第3个线程读取错误

当使用volatile修饰变量时,应用就不会从寄存器中获取该变量的值,而是从内存(高速缓存)中获取。

volatile与锁类似的地方有两点:
1.确保变量的内存可见性
2.防止指令重排序

volatile可以确保对变量写操作的原子性,但不具备排他性
原子性: 指一条CPU指令
排他性: 只有一个线程能进入, 其它线程进入不了,需要等当前线程执行完才能进入

另外的重要一点在于:使用锁可能会导致线程的上下文切换(内核态与用户态之间的切换),但使用volatile并不会出现这种情况

volatile int count = 1;
volatile boolean flag = false;

如果要实现volatile写操作的原子性,那么在等号右侧的赋值变量中就不能出现被多线程所共享的变量,哪怕这个变量也是个volatile也不可以。
int a = b + 2; //不适用, 右边有变量b 它无法保证原子性(需要先读取变量b,再加2)

volatile Date date = new Date();


防止指令重排序与实现变量的可见性都是通过-种手段来实现的:内存屏障(memory barrier)

int a= 1;
String s = "hello";

内存屏障(Release Barrier,释放屏障)

volatile boolean v = false; // 写入操作

内存屏障(Store Barrier, 存储屏障)

Release Barrier: 防止"下面"的volatile与上面的所有操作的指令重排序。
Store Barrier: 重要作用是刷新处理器缓存,结果是可以确保该存储屏障之前一切的操作所生成的结果对于其他处理器来说都可见。

内存屏障(Load Barrier, 加载屏障)

boolean v1 = V; //读取

内存屏障(Acquire Barrier, 获取屏障)

int a= 1;
String s = "hello";

Load Barrier: 可以刷新处理器缓存,同步其他处理器对该volatile变量的修改结果。
Acquire Barrier: 可以防止"上面"的volatile读取操作与下面的所有操作语句的指令重排序。

对于volatile关键字变量的读写操作,本质上都是通过内存屏障来执行的。
内存屏障兼具了两方面能力: 1.防止指令重排序,2. 实现变量内存的可见性。

1.对于读取操作来说,volatile可以确保该操作与其"后面"的所有读写操作都不会进行指令重排序
2.对于修改操作来说,volatile可以确保该操作与其"上面"的所有读写操作都不会进行指令重排序

以上介绍的volatile主要是针对原生类型的操作, 对引用类型是不适用的
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ArrayList


volatile 与 锁 的一些比较

锁同样具备变量内存可见性与防止指令重排序的功能。
monitorenter
内存屏障(Acquire Barrier, 获取屏障)

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内存屏障(Release Barrier,释放屏障)
monitorexit


happen-before重要规则:

1.顺序执行规则(限定在单个线程上的) :该线程的每个动作都happen-before它的后面的动作。
2.隐式锁(monitor) 规则: unlock happen-before lock, 之前的线程对于同步代码块的所有执行结果对于后续获取锁的线程来说都是可见的。

  1. volatile读写规则:对于-个volatile变量的写操作一定会happen-before后续对该变量的读操作。
    4.多线程的启动规则: Thread对象的start方法happen-before该线程run方法中的任何一个动作,包括在其中启动的任何子线程。
    5.多线程的终止规则: 一个线程启动了一个子线程,并且调用了子线程的join方法等待其结束,那么当子线程结束后,
    父线程的接下来的所有操作都可以看到子线程run方法中的执行结果。
    6.线程的中断规则:可以调用interrupt方法来中断线程,这个调用happen-before对该线程中断的检查(isInterrupted) 。

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