java并发之volatile

java并发围绕原子性、可见性和有序性展开。volatile可以保证可见性。

在说volatile前，需要了解几个概念。

1、JMM（java memory model）

JMM是个抽象的概念，他是java对底层操作系统的一种抽象。在多处理器框架下，cpu需要先把数据从内存拷贝到cpu缓存（如L1、L2和L3），在从缓存中取数据进行运算。JMM是对于这种框架的一个抽象，不同线程操作需要先将数据从共享内存拷贝到工作内存。

2、总线嗅探

cpu和内存以及其他的计算机部件都是通过总线去通信。cpu不仅要处理计算，还会去嗅探总线上的一些其他消息。

4、缓存一致性协议（如mesi）

多个线程操作同一个变量，但在自己的工作内存中的值却不一样，这就出现了一致性问题。当数据需要同步给主存时，又以哪一个值作为标准呢？所以提出了缓存一致性协议，mesi是一种比较通用的协议实现。

mesi中，m表示modified，e表示exclusive，s表示shared，i表示invalid。这四种状态表示缓存行的一个状态。

例子：比如线程a需要操作变量x，会先将x从主存加载到线程a的工作内存，并且把x设置为exclusive，表示自己独占x。如果线程b也需要加载变量x，这时a和b中的变量x的状态就会设置为shared。当a修改变量x后，会通过总线告知其他cpu，同时将x设置为modified，其他cpu将缓存中的x设置为invalid。被设置为invalid后的值表示无效，需要从主存中重新加载。b再次加载x的动作，会被延迟到a将x写回主存之后。

这也是volatile可以保证可见性的原理。

5、volatile

volatile保证可见性是通过缓存一致性协议。但是volatile还可以禁止指令重排序。

volatile通过在volatile读写的前后增加内存屏障，来禁止指令重排序。通过该方法，实现了部分的有序性。但是volatile不能保证原子性。