文章目錄

• 一.緩存一致性問題
• 二.并發(fā)編程中的三個概念
• 三.Java線程內(nèi)存模型
• • 1.原子性
  • 2.可見性
  • 3.有序性
• 四.深入剖析volatile關(guān)鍵字
• • 1.volatile關(guān)鍵字的兩層語義
  • 2.volatile保證原子性嗎？
  • 3.volatile能保證有序性嗎？
  • 4.volatile的原理和實現(xiàn)機制
• 五.使用volatile關(guān)鍵字的場景

? ? ? ?volatile關(guān)鍵字的作用簡單來說在匯編語言層加lock指令 ，保證了Java并發(fā)編程中的可見性、有序性，但不能保證原子性。保證原子性需要使用synchronized和lock，但是性能會差些，所以在一些已經(jīng)是原子性操作的情況下，可以使用volatile關(guān)鍵字。

? ? ? ?volatile關(guān)鍵字是與Java的內(nèi)存模型有關(guān)的，因此在理解volatile關(guān)鍵字之前，我們需要來了解一下與內(nèi)存模型相關(guān)的概念和知識。

一.緩存一致性問題

? ? ? ?大家都知道，計算機在執(zhí)行程序時，每條指令都是在CPU中執(zhí)行的，而執(zhí)行指令過程中，勢必涉及到數(shù)據(jù)的讀取和寫入。由于程序運行過程中的臨時數(shù)據(jù)是存放在主存（物理內(nèi)存）當(dāng)中的，這時就存在一個問題，由于CPU執(zhí)行速度很快，而從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)和寫入數(shù)據(jù)的過程跟CPU執(zhí)行指令的速度比起來要慢的多，會大大降低指令執(zhí)行的速度。因此在CPU里面就有了高速緩存。

? ? ? ?也就是，當(dāng)程序在運行過程中，會將運算需要的數(shù)據(jù)從主存復(fù)制一份到CPU的高速緩存當(dāng)中，那么CPU進(jìn)行計算時就可以直接從它的高速緩存讀取數(shù)據(jù)和向其中寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)運算結(jié)束之后，再將高速緩存中的數(shù)據(jù)刷新到主存當(dāng)中。內(nèi)存交互操作有8種，虛擬機實現(xiàn)必須保證每一個操作都是原子的，不可在分的

read （讀取）：從主內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)
load （載入）：把read操作從主存中讀取的變量值放入工作內(nèi)存中
use （使用）：把工作內(nèi)存中的變量傳輸給CPU使用
assign （賦值）：把從CPU中計算好的值放入工作內(nèi)存中
store （存儲）：從工作內(nèi)存中寫入到主內(nèi)存中，以便后續(xù)的write使用
write 　（寫入）：它把store操作存到主內(nèi)存的值賦值給對應(yīng)變量
lock （鎖定）：把一個變量加鎖，標(biāo)識為線程獨占狀態(tài)
unlock （解鎖）：，它把一個處于鎖定狀態(tài)的變量釋放出來，釋放后的變量才可以被其他線程鎖定
　　
JMM對這八種指令的使用，制定了如下規(guī)則：

不允許read和load、store和write操作之一單獨出現(xiàn)。即使用了read必須load，使用了store必須write
不允許線程丟棄他最近的assign操作，即工作變量的數(shù)據(jù)改變了之后，必須告知主存
不允許一個線程將沒有assign的數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存
一個新的變量必須在主內(nèi)存中誕生，不允許工作內(nèi)存直接使用一個未被初始化的變量。就是對變量實施use、store操作之前，必須經(jīng)過assign和load操作
一個變量同一時間只有一個線程能對其進(jìn)行l(wèi)ock。多次lock后，必須執(zhí)行相同次數(shù)的unlock才能解鎖
如果對一個變量進(jìn)行l(wèi)ock操作，會清空所有工作內(nèi)存中此變量的值，在執(zhí)行引擎使用這個變量前，必須重新load或assign操作初始化變量的值
如果一個變量沒有被lock，就不能對其進(jìn)行unlock操作。也不能unlock一個被其他線程鎖住的變量
對一個變量進(jìn)行unlock操作之前，必須把此變量同步回主內(nèi)存

但是當(dāng)多個線程操作同一個變量時，就會發(fā)生緩存一致性問題。通常稱這種被多個線程訪問的變量為共享變量。

為了解決緩存不一致性問題，通常來說有以下2種解決方法：

1）通過在總線加LOCK鎖的方式

2）通過緩存一致性協(xié)議
　
這2種方式都是硬件層面上提供的方式。
? ? ? ?在早期的CPU當(dāng)中，是通過在總線上加LOCK鎖的形式來解決緩存不一致的問題。因為CPU和其他部件進(jìn)行通信都是通過總線來進(jìn)行的，如果某個線程對總線加LOCK鎖，會阻塞了其他CPU對內(nèi)存訪問，只有等待這段代碼完全執(zhí)行完畢之后，其他CPU才能從內(nèi)存讀取變量，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作。這樣就解決了緩存不一致的問題。但是這種方式由于在鎖住總線期間，其他CPU無法訪問內(nèi)存，效率非常低下。

? ? ? ?所以就出現(xiàn)了緩存一致性協(xié)議。最出名的就是Intel 的MESI協(xié)議，MESI協(xié)議保證了每個緩存中使用的共享變量的副本是一致的。它核心的思想是：線程通過總線嗅探機制，監(jiān)聽到共享變量的改變，將本線程該變量的緩存行置為無效狀態(tài)，需要從內(nèi)存重新讀取。

二.并發(fā)編程中的三個概念

在并發(fā)編程中，我們通常會遇到以下三個問題：原子性問題，可見性問題，有序性問題。

可見性
指當(dāng)多個線程訪問同一個變量時，如果一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

舉個簡單的例子，看下面這段代碼：

//線程1執(zhí)行的代碼 int i = 0; i = 10;//線程2執(zhí)行的代碼 j = i;

? ? ? ?假若執(zhí)行線程1的是CPU1，執(zhí)行線程2的是CPU2。由上面的分析可知，當(dāng)線程1執(zhí)行 i =10這句時，會先把i的初始值加載到CPU1的高速緩存中，然后賦值為10，那么在CPU1的高速緩存當(dāng)中i的值變?yōu)?0了，卻沒有立即寫入到主存當(dāng)中。

? ? ? ?此時線程2執(zhí)行 j = i，它會先去主存讀取i的值并加載到CPU2的緩存當(dāng)中，注意此時內(nèi)存當(dāng)中i的值還是0，那么就會使得j的值為0，而不是10.

? ? ? ?這就是可見性問題，線程1對變量i修改了之后，線程2沒有立即看到線程1修改的值。

有序性：
即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。舉個簡單的例子，看下面這段代碼：

int i = 0; boolean flag = false; i = 1; //語句1 flag = true; //語句2

? ? ? ?上面代碼定義了一個int型變量，定義了一個boolean類型變量，然后分別對兩個變量進(jìn)行賦值操作。從代碼順序上看，語句1是在語句2前面的，那么JVM在真正執(zhí)行這段代碼的時候會保證語句1一定會在語句2前面執(zhí)行嗎？不一定，為什么呢？這里可能會發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）。

? ? ? ?下面解釋一下什么是指令重排序，一般來說，處理器為了提高程序運行效率，可能會對輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化，它不保證程序中各個語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致，但是它會保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的。

? ? ? ?比如上面的代碼中，語句1和語句2誰先執(zhí)行對最終的程序結(jié)果并沒有影響，那么就有可能在執(zhí)行過程中，語句2先執(zhí)行而語句1后執(zhí)行。

? ? ? ?但是要注意，雖然處理器會對指令進(jìn)行重排序，但是它會保證程序最終結(jié)果會和代碼順序執(zhí)行結(jié)果相同，因為處理器在進(jìn)行重排序時是會考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性，如果一個指令I(lǐng)nstruction 2必須用到Instruction 1的結(jié)果，那么處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執(zhí)行。

? ? ? ?雖然重排序不會影響單個線程內(nèi)程序執(zhí)行的結(jié)果，但是多線程呢？下面看一個例子：

//線程1:context = loadContext(); //語句1inited = true; //語句2//線程2:while(!inited ){sleep()}doSomethingwithconfig(context);

? ? ? ?上面代碼中，由于語句1和語句2沒有數(shù)據(jù)依賴性，因此可能會被重排序。假如發(fā)生了重排序，在線程1執(zhí)行過程中先執(zhí)行語句2，而此是線程2會以為初始化工作已經(jīng)完成，那么就會跳出while循環(huán)，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時context并沒有被初始化，就會導(dǎo)致程序出錯。

? ? ? ?從上面可以看出，指令重排序不會影響單個線程的執(zhí)行，但是會影響到多個線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。

? ? ? ?也就是說，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行，必須要保證原子性、可見性以及有序性。只要有一個沒有被保證，就有可能會導(dǎo)致程序運行不正確。

三.Java線程內(nèi)存模型

? ? ? ?在前面談到了一些關(guān)于內(nèi)存模型以及并發(fā)編程中可能會出現(xiàn)的一些問題。下面我們來看一下Java內(nèi)存模型，研究一下Java內(nèi)存模型為我們提供了哪些保證以及在java中提供了哪些方法和機制來讓我們在進(jìn)行多線程編程時能夠保證程序執(zhí)行的正確性。

? ? ? ?在Java虛擬機規(guī)范中試圖定義一種Java內(nèi)存模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個硬件平臺和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實現(xiàn)讓Java程序在各種平臺下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果。那么Java內(nèi)存模型規(guī)定了哪些東西呢，它定義了程序中變量的訪問規(guī)則，往大一點說是定義了程序執(zhí)行的次序。注意，為了獲得較好的執(zhí)行性能，Java內(nèi)存模型并沒有限制執(zhí)行引擎使用處理器的寄存器或者高速緩存來提升指令執(zhí)行速度，也沒有限制編譯器對指令進(jìn)行重排序。也就是說，在java內(nèi)存模型中，也會存在緩存一致性問題和指令重排序的問題。

? ? ? ?Java內(nèi)存模型規(guī)定所有的變量都是存在主存當(dāng)中（類似于前面說的物理內(nèi)存），每個線程都有自己的工作內(nèi)存（類似于前面的高速緩存）。線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接對主存進(jìn)行操作。并且每個線程不能訪問其他線程的工作內(nèi)存。

? ? ? ?舉個簡單的例子：在java中，執(zhí)行下面這個語句：

i = 10;

? ? ? ?執(zhí)行線程必須先在自己的工作線程中對變量i所在的緩存行進(jìn)行賦值操作，然后再寫入主存當(dāng)中。而不是直接將數(shù)值10寫入主存當(dāng)中。

? ? ? ?那么Java語言本身對原子性、可見性以及有序性提供了哪些保證呢？

1.原子性

? ? ? ?在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作，即這些操作是不可被中斷的，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行。

? ? ? ?上面一句話雖然看起來簡單，但是理解起來并不是那么容易。看下面一個例子i：

? ? ? ?請分析以下哪些操作是原子性操作：

x = 10; //語句1y = x; //語句2x++; //語句3x = x + 1; //語句4

? ? ? ?咋一看，有些朋友可能會說上面的4個語句中的操作都是原子性操作。其實只有語句1是原子性操作，其他三個語句都不是原子性操作。

? ? ? ?語句1是直接將數(shù)值10賦值給x，也就是說線程執(zhí)行這個語句的會直接將數(shù)值10寫入到工作內(nèi)存中。
? ? ? ?語句2實際上包含2個操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內(nèi)存，然后創(chuàng)建變量y，并將10嗎賦值給y，然后寫入主存中，雖然規(guī)定讀取x的值和load進(jìn)工作內(nèi)存是原子性操作，但和后面的創(chuàng)建變量y合起來明顯不是原子操作。
　? ? ? ?同樣的，x++和 x = x+1包括3個操作：讀取x的值，進(jìn)行加1操作，寫入新的值。
? ? ? ?所以上面4個語句只有語句1的操作具備原子性。

? ? ? ?也就是說，只有簡單的讀取、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個變量，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。
　
　Java中的原子操作包括：
1）除long和double之外的基本類型的賦值操作
2）所有引用reference的賦值操作
3）java.concurrent.Atomic.* 包中所有類的一切操作。

? ? ? ?但是java對long和double的賦值操作是非原子操作！！long和double占用的字節(jié)數(shù)都是8，也就是64bits。在32位操作系統(tǒng)上對64位的數(shù)據(jù)的讀寫要分兩步完成，每一步取32位數(shù)據(jù)。這樣對double和long的賦值操作就會有問題：如果有兩個線程同時寫一個變量內(nèi)存，一個進(jìn)程寫低32位，而另一個寫高32位，這樣將導(dǎo)致獲取的64位數(shù)據(jù)是失效的數(shù)據(jù)。因此需要使用volatile關(guān)鍵字來防止此類現(xiàn)象。volatile本身不保證獲取和設(shè)置操作的原子性，僅僅保持修改的可見性。但是java的內(nèi)存模型保證聲明為volatile的long和double變量的get和set操作是原子的。（from http://www.iteye.com/topic/213794）
? ? ? ?從上面可以看出，Java內(nèi)存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實現(xiàn)更大范圍操作的原子性，可以通過synchronized和Lock來實現(xiàn)。由于synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個線程執(zhí)行該代碼塊，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。

2.可見性

? ? ? ?volatile關(guān)鍵字可以來保證可見性。當(dāng)一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即更新到主存，當(dāng)有其他線程需要讀取時，它會去內(nèi)存中讀取新值。

? ? ? ?而普通的共享變量不能保證可見性，因為普通共享變量被修改之后，什么時候被寫入主存是不確定的，當(dāng)其他線程去讀取時，此時內(nèi)存中可能還是原來的舊值，因此無法保證可見性。

? ? ? ?另外，通過synchronized和Lock也能夠保證可見性，synchronized和Lock能保證同一時刻只有一個線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼，并且在釋放鎖之前會將對變量的修改刷新到主存當(dāng)中。因此可以保證可見性。

3.有序性

? ? ? ?在Java內(nèi)存模型中，允許編譯器和處理器對指令進(jìn)行重排序，但是重排序過程不會影響到單線程程序的執(zhí)行，卻會影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。

? ? ? ?在Java里面，可以通過volatile關(guān)鍵字來保證一定的“有序性”（具體原理在下一節(jié)講述）。另外可以通過synchronized和Lock來保證有序性，很顯然，synchronized和Lock保證每個時刻是有一個線程執(zhí)行同步代碼，相當(dāng)于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼，自然就保證了有序性。

? ? ? ?另外，Java內(nèi)存模型具備一些先天的有序性，即不需要通過任何手段就能夠得到保證的有序性，這個通常也稱為 happens-before 原則。如果兩個操作的執(zhí)行次序無法從happens-before原則推導(dǎo)出來，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機可以隨意地對它們進(jìn)行重排序。可以看我的另一篇文章happens-before規(guī)則，happens-before規(guī)則面試也會問到。

四.深入剖析volatile關(guān)鍵字

在前面講述了很多東西，其實都是為講述volatile關(guān)鍵字作鋪墊，那么接下來我們就進(jìn)入主題。

1.volatile關(guān)鍵字的兩層語義

一旦一個共享變量（類的成員變量、類的靜態(tài)成員變量）被volatile修飾之后，那么就具備了兩層語義：

1）保證了不同線程對這個變量進(jìn)行操作時的可見性，即一個線程修改了某個變量的值，這新值對其他線程來說是立即可見的。

2）禁止進(jìn)行指令重排序。

先看一段代碼，假如線程1先執(zhí)行，線程2后執(zhí)行：

//線程1boolean stop = false;while(!stop){doSomething();}//線程2stop = true;

? ? ? ?這段代碼是很典型的一段代碼，很多人在中斷線程時可能都會采用這種標(biāo)記辦法。但是事實上，這段代碼會完全運行正確么？即一定會將線程中斷么？不一定，也許在大多數(shù)時候，這個代碼能夠把線程中斷，但是也有可能會導(dǎo)致無法中斷線程（雖然這個可能性很小，但是只要一旦發(fā)生這種情況就會造成死循環(huán)了）。

? ? ? ?下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無法中斷線程。在前面已經(jīng)解釋過，每個線程在運行過程中都有自己的工作內(nèi)存，那么線程1在運行的時候，會將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中。

? ? ? ?那么當(dāng)線程2更改了stop變量的值之后，但是還沒來得及寫入主存當(dāng)中，線程2轉(zhuǎn)去做其他事情了，那么線程1由于不知道線程2對stop變量的更改，因此還會一直循環(huán)下去。

? ? ? ?但是用volatile修飾之后就變得不一樣了：

? ? ? ?第一：使用volatile關(guān)鍵字會強制將修改的值立即寫入主存；

? ? ? ?第二：使用volatile關(guān)鍵字的話，當(dāng)線程2進(jìn)行修改時，會導(dǎo)致線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效（反映到硬件層的話，就是CPU的L1或者L2緩存中對應(yīng)的緩存行無效）；

? ? ? ?第三：由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效，所以線程1再次讀取變量stop的值時會去主存讀取。

? ? ? ?那么在線程2修改stop值時（當(dāng)然這里包括2個操作，修改線程2工作內(nèi)存中的值，然后將修改后的值寫入內(nèi)存），會使得線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效，然后線程1讀取時，發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無效，它會等待緩存行對應(yīng)的主存地址被更新之后，然后去對應(yīng)的主存讀取最新的值。

? ? ? ?那么線程1讀取到的就是最新的正確的值。

2.volatile保證原子性嗎？

從上面知道volatile關(guān)鍵字保證了操作的可見性，但是volatile能保證對變量的操作是原子性嗎？

下面看一個例子：

public class Test {public volatile int inc = 0;public void increase() {inc++;}public static void main(String[] args) {final Test test = new Test();for(int i=0;i<10;i++){new Thread(){public void run() {for(int j=0;j<1000;j++)test.increase();};}.start();}while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完Thread.yield();System.out.println(test.inc);}}

? ? ? ?大家想一下這段程序的輸出結(jié)果是多少？也許有些朋友認(rèn)為是10000。但是事實上運行它會發(fā)現(xiàn)每次運行結(jié)果都不一致，大多都是一個小于10000的數(shù)字。
　　

? ? ? ?可能有的朋友就會有疑問，不對啊，上面是對變量inc進(jìn)行自增操作，由于volatile保證了可見性，那么在每個線程中對inc自增完之后，在其他線程中都能看到修改后的值啊，所以有10個線程分別進(jìn)行了1000次操作，那么最終inc的值應(yīng)該是1000*10=10000。

? ? ? ?這里面就有一個誤區(qū)了，volatile關(guān)鍵字能保證可見性沒有錯，但是上面的程序錯在沒能保證原子性。可見性只能保證每次讀取的是最新的值，但是volatile沒辦法保證對變量的操作的原子性。
　　
原因分析：
　　在前面已經(jīng)提到過，自增操作是不具備原子性的，它包括讀取變量的原始值、進(jìn)行加1操作、寫入工作內(nèi)存。
? ? ? ?假設(shè)此時num的值為10，線程A將變量讀進(jìn)自己的工作內(nèi)存中，此時發(fā)生了CPU切換，B也將num=10讀進(jìn)自己的工作內(nèi)存，CPU進(jìn)行加1并assign給緩存的num變量副本，但此時還沒有刷新到主內(nèi)存。此時線程A將num值寫回到主內(nèi)存，導(dǎo)致B線程的num值失效，B線程需要重新去主內(nèi)存中讀取num值。這時就可以看出來B線程的一次自增操作被丟失掉了！

對自增操作使用synchronized或者lock加鎖，就不會有這樣的問題了。或者采用AtomicInteger：

public class Test {public AtomicInteger inc = new AtomicInteger();public void increase() {inc.getAndIncrement();}public static void main(String[] args) {final Test test = new Test();for(int i=0;i<10;i++){new Thread(){public void run() {for(int j=0;j<1000;j++)test.increase();};}.start();}while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完Thread.yield();System.out.println(test.inc);} }

? ? ? ?在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作類，即對基本數(shù)據(jù)類型的 自增、自減、加法操作和減法操作進(jìn)行了封裝，保證這些操作是原子性操作。atomic是利用CAS來實現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap），CAS實際上是利用處理器提供的CMPXCHG指令實現(xiàn)的，而處理器執(zhí)行CMPXCHG指令是一個原子性操作。

3.volatile能保證有序性嗎？

在前面提到volatile關(guān)鍵字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保證有序性。

volatile關(guān)鍵字禁止指令重排序有兩層意思：

1）當(dāng)程序執(zhí)行到volatile變量的讀操作或者寫操作時，在其前面的操作的更改肯定全部已經(jīng)進(jìn)行，且結(jié)果已經(jīng)對后面的操作可見；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行；

2）在進(jìn)行指令優(yōu)化時，不能將在對volatile變量訪問的語句放在其后面執(zhí)行，也不能把volatile變量后面的語句放到其前面執(zhí)行。

可能上面說的比較繞，舉個簡單的例子：

//x、y為非volatile變量 //flag為volatile變量x = 2; //語句1 y = 0; //語句2 flag = true; //語句3 x = 4; //語句4 y = -1; //語句5

由于flag變量為volatile變量，那么在進(jìn)行指令重排序的過程的時候，不會將語句3放到語句1、語句2前面，也不會講語句3放到語句4、語句5后面。但是要注意語句1和語句2的順序、語句4和語句5的順序是不作任何保證的。

并且volatile關(guān)鍵字能保證，執(zhí)行到語句3時，語句1和語句2必定是執(zhí)行完畢了的，且語句1和語句2的執(zhí)行結(jié)果對語句3、語句4、語句5是可見的。

那么我們回到前面舉的一個例子：

//線程1:context = loadContext(); //語句1inited = true; //語句2//線程2:while(!inited ){sleep()}doSomethingwithconfig(context);

前面舉這個例子的時候，提到有可能語句2會在語句1之前執(zhí)行，那么久可能導(dǎo)致context還沒被初始化，而線程2中就使用未初始化的context去進(jìn)行操作，導(dǎo)致程序出錯。

這里如果用volatile關(guān)鍵字對inited變量進(jìn)行修飾，就不會出現(xiàn)這種問題了，因為當(dāng)執(zhí)行到語句2時，必定能保證context已經(jīng)初始化完畢。

4.volatile的原理和實現(xiàn)機制

前面講述了源于volatile關(guān)鍵字的一些使用，下面我們來探討一下volatile到底如何保證可見性和禁止指令重排序的。

下面這段話摘自《深入理解Java虛擬機》：

“觀察加入volatile關(guān)鍵字和沒有加入volatile關(guān)鍵字時所生成的匯編代碼發(fā)現(xiàn)，加入volatile關(guān)鍵字時，會多出一個lock前綴指令”
　　是在store之前加鎖，粒度更小了。

lock前綴指令實際上相當(dāng)于一個內(nèi)存屏障（也成內(nèi)存柵欄），內(nèi)存屏障會提供3個功能：

1）它確保指令重排序時不會把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時，在它前面的操作已經(jīng)全部完成；

2）它會強制將對緩存的修改操作立即寫入主存；

3）如果是寫操作，它會導(dǎo)致其他CPU中對應(yīng)的緩存行無效。

五.使用volatile關(guān)鍵字的場景

? ? ? ?synchronized、Lock關(guān)鍵字可以避免可見性、有序性、原子性的問題，從而保證并發(fā)程序的安全性，但volatile關(guān)鍵字在某些情況下性能要優(yōu)于synchronized。但是要注意volatile關(guān)鍵字是無法替代synchronized關(guān)鍵字的，因為volatile關(guān)鍵字無法保證操作的原子性。
? ? ? ?根據(jù)以上volatile的特點，volatile可以用于那些不需要原子性，或者說原子性已經(jīng)得到保障的場合：

下面列舉幾個Java中使用volatile的幾個場景。

1.狀態(tài)標(biāo)記量

volatile boolean shutdownRequested public void shutdown() {shutdownRequested = true;}public void work() {while(shutdownRequested) {//do stuff}}

//只要線程對shutdownRequested進(jìn)行修改，執(zhí)行work的線程會立即看到，因此會立即停止下來，如果不加volatile的話，它每次去工作內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)一直是個true，一直執(zhí)行，都不知道別人已經(jīng)讓它停了

volatile boolean inited = false;//線程1:context = loadContext(); inited = true; //線程2:while(!inited ){sleep()}doSomethingwithconfig(context);

2.double check實現(xiàn)的單例模式

class Singleton{private volatile static Singleton instance = null;private Singleton() {}public static Singleton getInstance() {if(instance==null) {synchronized (Singleton.class) {if(instance==null)instance = new Singleton();}}return instance;}}

正確使用 Volatile 變量的場景

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的volatile关键字——保证并发编程中的可见性、有序性的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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