volatile通過內存屏障保證可見性

小陳：老王，你上一篇拋出一個問題volatile怎么通過內存屏障保證可見性和有序性？我現在迫不及待的想知道了。

老王：嗯嗯，我們慢慢來講，先說說volatile怎么通過內存屏障來保證可見性?

小陳：volatile關鍵字實際上是怎么使用內存屏障的呢？

老王：是這樣子的。

volatile修飾的變量，在每個讀操作（load操作）之前都加上Load屏障，強制從主內存讀取最新的數據。每次在assign賦值后面，加上Store屏障，強制將數據刷新到主內存。

老王：以volatile int = 0；線程A、B進行 i++?的操作來畫圖給你講解一下：

如上圖所示：

（1）線程A讀取 i 的值遇到Load屏障，需要強制從主存讀取得到 i = 0; 然后傳遞給工作線程執行++操作

（2）cpu執行 i++ 操作得到 i = 1，執行assign指令進行賦值；然后遇到Store屏障，需要強制刷新回主內存，此時得到主內存 i = 1

（3）然后線程B執行讀取 i 遇到Load屏障，強制從主內存讀取，得到最新的值 i = 1，然后傳給工作線程執行++操作，得到 i = 2，同樣在賦值后遇到Store屏障立即將數據刷新回主內存

老王：通過上面的圖和講解，以及volatile讀取前加的Load屏障、賦值后加的Store屏障看懂了嗎？

小陳：哦哦，通過這樣說我就明白了。

其實說白了就是通過一個屏障讓volatile的變量每次讀都讀主存，每次修改后立即刷到主存里面。

好比線程A修改 i 后立即將值刷到主存里面，后面線程B用到的時候強制從主存讀取，這個時候它能看到的值是線程A修改之后的值了。也就是通過這種方式來保證多線程之間的可見性吧。

老王：嘿嘿，沒錯；就是這個意思......

小陳：volatile通過內存屏障每次走主存的方式；這樣來保障可見性，我理解了，害~，感覺也不難嘛......

老王：哈哈，這個本來就不難，只是你需要先了解一下內存屏障，以及這些屏障的作用是什么。再加上之前講過多核CPU高速緩存、JAVA內存模型，你理解起來就很容易了。如果沒有之前的知識做鋪墊，你理解起來就費勁了......

小陳：哈哈，好像也是啊......

老王：好了，下面我們繼續來討論一下volatile怎么通過內存屏障來保證有序性？

volatile通過內存屏障保證有序性

老王：小陳啊，之前講過一個有序性問題導致異常的例子，你還記得不？

小陳：記得啊，我記得當時是這樣說的：

線程A的執行代碼：

// 步驟1 dataSource = initDataSource(); // 步驟2 httpClient = initHttpClient(); // 步驟3 initOK = true;

線程B的執行代碼：

// 步驟4 while(!initOK) { } // 步驟5 Object data = dataSource.getData(); // 步驟6 httpClient.request(data);

由于線程A先執行了initOK = true。導致線程B提前跳出了while循環！！！，然后線程B調用dataSource.getData的時候發現dataSource沒初始化好，竟然是個坑爹的null，導致代碼報錯了。

老王：哈哈，看來你很用功啊；之前的例子你都記得。

老王：現在我們就來講講將initOk用volatile來修飾，是可以做到線程A有序性執行的。

好了，廢話不多說，我先來上代碼：

// 步驟1 dataSource = initDataSource(); // 步驟2 httpClient = initHttpClient(); // 步驟3 initOK = true;

對應到指令可能是這樣的：

// 步驟1 對應上面dataSource = initDataSource(); store datasource指令 // 步驟2 對應上面httpClient = initHttpClient(); store http指令StoreStore屏障 （注意：在store initOK前面加了一個StoreStore屏障） // 步驟3 對應上面initOK = true; store initOk = true指令 StoreLoad 屏障 （注意：在store initOK后面加了一個StoreLoad屏障）

注意這里：store initOk指令的前面加了一道StoreStore屏障；后面加了一道StoreLoad屏障

所以通過volatile修飾initOK，加了屏障之后；store initOK = true 這一條指令是不能跳到store dataSource、store http前面去的，所以必須先執行完前面的執行之后，才能執行store initOK = true

這樣對于線程B來說，加了內存屏障之后，它看到線程A就是資源初始化完成之后，才將initOK表示設置為true的，這樣它看到線程A的執行就是有序的

老王：小陳，我這么說你懂了不？

小陳：稍等，我來捋捋思路....

也就是通過加了屏障，store initOK = true 指令不能跟前面的store指令進行交換。所以它就自然得等前面的store指令執行完了之后，才執行store initOK = true的對吧？ 然后在線程B那一側看到的initOK = true的時候，發現資源以及初始化好了，自然就不會報錯了。

老王：bingo，就是這個道理....

小陳：這個volatile寫的時候前面加StoreStore屏障、寫的后面加StoreLoad屏障來禁止重排序的我看懂了。當volatile讀的時候加什么屏障來禁止重排序？

老王：這個就當作思考題，你自己再去看看咯，原理也是一樣的......

小陳：好的老王，在線程安全來說volatile保證了可見性、有序性了；我看過一些資料說volatile是不能保證原子性的，那它為啥不能保證原子性啊？

老王：今天我們先講到這里，你先消化消化。我們下一章再來討論volatile不能保證原子性的問題......

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