Java内存模型与关键字Volatile的关系

普通变量与JMM

普通变量与JMM.png

• 对于普通变量，每个线程操作共享变量时，会将这个变量从主内存copy一份到自己的工作内存
• 当B线程对这个变量做修改时，只是修改了自己工作内存中的副本变量并更新到主内存中，A线程工作内存中的这个变量的值还是主内存更新前的值

Volatile关键字

• Volatile是Java中与线程安全相关的关键字，是一种轻量级锁
• 用法：static volatile boolean flag = false；
• 特点：
  • 保证有序性：执行到Volatile变量的读写操作时，在其前面的所有操作肯定已经完成，其后面的操作肯定还没有进行
  • 保证可见性：一个线程修改了某个变量的值，这个新值对其他线程来说是立即可见的
  • 不保证原子性：多个线程对变量的修改，会导致数据丢失

Volatile变量与JMM

Volatile变量与JMM.png

• 保证可见性：

  • 每个线程会将主内存中的共享变量复制到自己的工作内存中
  • 当B线程对这个变量做修改时，在修改了自己工作内存中的副本变量后并更新到主内存中
  • 将新的的变量值在更新到主内存的过程中，有store和write两个过程
  • 使用store将新值存储到主内存中时，会经过内存总线，但是每个CPU会对总线有个监控机制，一旦嗅探到有改变主内存中变量值时，会将自己工作内存中的这个变量副本值失效，A线程只能重新read主内存中的这个变量。
  • 为了避免：在store之后write之前，A线程就读取主内存中的变量值(这时读取的是write之前的值，是旧值)。所以在汇编层面对store&write操作加了一把锁，只有真正更新完主内存中的变量值，其他线程才能读取到正确的新值。
  • 使得一个线程修改了变量值，其他线程能马上读取到最新的变量值，即：可见性

• 保证有序性：

  • 当程序执行到Volatile变量的读写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见；在其后面的操作肯定还没有进行
  • 在进行指令优化时，不能将在对Volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把Volatile变量后面的语句放到其前面执行

• 不保证原子性：

  • 两个线程同时完成赋值(assign)操作后，都会将新的值存储(store)到主内存再写入(write)主内存中的共享变量
  • 这里的store和write会在汇编层面加一把锁，所以假设A线程在往主内存store&write数据时，B线程无法向主内存store&write操作
  • 由于可见性，此时的B线程还会嗅探到共享变量的变动，B线程会在第一时间将使自己工作内存中的共享变量失效，这个失效抹去了B线程中之前的assign结果，即：对Volatile变量的操作无法保证原子性

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JVM内存模型：https://www.jianshu.com/p/771253e1c573

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Java虚拟机与关键字Volatile的关系：https://www.jianshu.com/p/35627291b14a