1.來自我的靈魂拷問

你是否經常碰到volatile關鍵字？ volatile關鍵字的作用是什么？ JMM層面如何理解volatile關鍵字？ 你是否探究過volatile在匯編層面的實現？

如何看待下面兩行代碼？

private int num = 0; private volatile int num2 = 0;

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2.volatile關鍵字的作用

(1) 保證了線程間共享變量的可見性
(2) 禁止指令重排

可見性問題是怎么產生的？

/*** @author:Ronin* @since:2021/12/7* @email:1817937322@qq.com*/ public class Visibility {private static boolean initFlag = false;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {new Thread(() -> {while (!initFlag) {}}).start();TimeUnit.SECONDS.sleep(1);new Thread(() -> {initFlag = true;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "線程將flag修改為了true!");}).start();} }

程序將一直處于運行狀態，雖然線程2修改了flag為true，但是線程1是不可見的；如果你不理解JMM中的可見性問題，請移步：深入淺出JMM-Java線程內存模型。

當我加入volatile關鍵字之后會出現什么情況呢？

程序將正常退出！

3.在JMM中volatile關鍵字怎么保證可見性的呢？

主要是通過MESI緩存一致性協議來實現的；當線程2對initFlag修改為true之后，處理器2會立即將修改后的數據從緩存中同步到主內存，在這個同步的過程中會經過總線，會被處理器1的總線嗅探機制監聽到initFlag發生了變化，處理器1會立即將緩存的initFlag=false失效。等到下次再使用initFlag時，需要重新從主內存讀取。這樣就保證了線程間共享變量的可見性。

4.對以上代碼進行反匯編處理，查看底層volatile的實現原理

教你幾步將Java代碼生成匯編指令:https://blog.csdn.net/Kevinnsm/article/details/121695215?spm=1001.2014.3001.5502

Ctrl+F搜索lock關鍵字

可以看出第十五行Java代碼在匯編指令中使用lock指令前綴

private static volatile boolean flag = true;

繼續向下搜索lock出現的地方

可以看出第25行代碼在底層匯編也使用了lock指令前綴

將flag修改為了false，使用lock前綴之后，CPU會將數據立即刷新到主存中，然后其他CPU根據總線嗅探機制，檢測到flag值發生了變化，會立即將工作內存中的flag失效（因為同步到主內存需要經過總線）【多核計算機中，會有多個處理器，我這里說的CPU不是同一個】

5.指令重排機制

“你看到的不一定是你以為的！”，用這句話修飾指令重排非常貼切。我們在語言層面編寫代碼時是按照思維和習慣去編寫的，但編譯器和CPU執行時的順序和我們編寫的順序可能不一致。這是因為每個層面都有各自關注的事情，編譯器和CPU可能會對我們的代碼先優化再執行，以提高執行效率。

所以說指令重排是為了提高機器的執行效率而提出的一種的措施。如下圖所示，左邊是原來的代碼，經過編譯器優化可能會變成右邊的代碼

TODO：指令重排待寫…

分析如下代碼

import org.openjdk.jcstress.annotations.*; import org.openjdk.jcstress.infra.results.I_Result;/*** @author:Ronin* @since:2021/12/2* @email:1817937322@qq.com*/ @JCStressTest @State @Outcome(id = {"1", "4"}, expect = Expect.ACCEPTABLE, desc = "這是期待的結果") @Outcome(id = "0", expect = Expect.ACCEPTABLE_INTERESTING, desc = "這是不期待的結果") public class VisibilityTest {/*** 結果有三種可能 4， 1，0(這個0是因為指令重排）*/private int a = 0;private boolean flag = false;@Actor //線程1public void method(I_Result result) {if (flag) {result.r1 = a * 2;} else {result.r1 = 1;}}@Actor //線程2public void method2(I_Result result) {a = 2; //這個地方有可能會發生指令重排，也就是a=2和flag=true互換flag = true;}}

jcstress并發測試工具使用教程詳解：https://blog.csdn.net/Kevinnsm/article/details/121685052?spm=1001.2014.3001.5501

上述代碼使用jcstress工具對代碼進行數億的測試【注意測試時稍微耗電】，統計結果如下

可以看出出現了結果為0的情況，這是因為發生了指令重排，使得下面兩行代碼發生了替換

a = 2; flag = true;

6.volatile關鍵字總結

(1) 保證了線程間共享變量的可見性
(2) 禁止指令重排

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【多线程高并发】深入浅出volatile关键字的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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