标签：读取 主存 关键字 线程 内存 聊聊 volatile inc

简单聊聊volatile关键字原理

 

volatile 关键字

一、说说你对 volatile 关键字的理解#

被 volatile 修饰的共享变量，就具有了以下两点特性：

• 保证了不同线程对该变量操作的内存可见性;

• 禁止指令重排序

二、内存可见性 和 禁止重排序分别怎么实现的？#

当一个变量被 volatile 修饰时，那么对它的修改会立刻刷新到主存，当其它线程需要读取该变量时，会去内存中重新读取新值。

禁止重排序，内部提供了内存屏障，写的指令不能往后排，读的指令不能往前排

1.可见性(Visibility)： 说到可见性，Java就是利用volatile来提供可见性的。 当一个变量被volatile修饰时，那么对它的修改会立刻刷新到主存，当其它线程需要读取该变量时，会去内存中读取新值。而普通变量则不能保证这一点。 其实通过synchronized和Lock也能够保证可见性，线程在释放锁之前，会把共享变量值都刷回主存，但是synchronized和Lock的开销都更大。

2. 有序性（Ordering） JMM是允许编译器和处理器对指令重排序的，但是规定了as-if-serial语义，即不管怎么重排序，程序的执行结果不能改变。加上volatile关键字，禁止重排序，可以确保程序的有序性，也可以上重量级的synchronized和Lock来保证有序性,它们能保证那一块区域里的代码都是一次性执行完毕的。

三、volatile 关键字如何满足并发编程的三大特性的？#

当写一个 volatile 变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量刷新到主内存，当读一个volatile变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效，线程接下来将从主内存中读取共享变量。

四、volatile 的两点内存语义能保证可见性和有序性，但是能保证原子性吗？#

不能保证原子性

比如下面的例子：

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)  //保证前面的线程都执行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }

按道理来说结果是10000，但是运行下很可能是个小于10000的值。有人可能会说volatile不是保证了可见性啊，一个线程对inc的修改，另外一个线程应该立刻看到啊！可是这里的操作inc++是个复合操作啊，包括读取inc的值，对其自增，然后再写回主存。 假设线程A，读取了inc的值为10，这时候被阻塞了，因为没有对变量进行修改，触发不了volatile规则。 线程B此时也读读inc的值，主存里inc的值依旧为10，做自增，然后立刻就被写回主存了，为11。 此时又轮到线程A执行，由于工作内存里保存的是10，所以继续做自增，再写回主存，11又被写了一遍。所以虽然两个线程执行了两次 increase()，结果却只加了一次。 有人说，volatile 不是会使缓存行无效的吗？但是这里线程A读取到线程B也进行操作之前，并没有修改inc值，所以线程B读取的时候，还是读的10。 又有人说，线程B将11写回主存，不会把线程A的缓存行设为无效吗？但是线程A的读取操作已经做过了啊，只有在做读取操作时，发现自己缓存行无效，才会去读主存的值，所以这里线程A只能继续做自增了。 综上所述，在这种复合操作的情景下，原子性的功能是维持不了了。但是volatile在上面那种设置flag值的例子里，由于对flag的读/写操作都是单步的，所以还是能保证原子性的。 要想保证原子性，只能借助于synchronized,Lock以及并发包下的atomic的原子操作类了，即对基本数据类型的 自增（加1操作），自减（减1操作）、以及加法操作（加一个数），减法操作（减一个数）进行了封装，保证这些操作是原子性操作。

五、知道 volatile 底层的实现机制？#

1. 重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置

2. 使得本CPU的Cache写入内存

3. 写入动作也会引起别的CPU或者别的内核无效化其Cache，相当于让新写入的值对别的线程可见。

六、 你在哪里会使用到volatile，举两个例子呢？#

1.状态量标记，就如上面对flag的标记，我重新提一下：

int a = 0;
volatile bool flag = false;

public void write() {
    a = 2;              //1
    flag = true;        //2
}

public void multiply() {
    if (flag) {         //3
        int ret = a * a;//4
    }
}

这种对变量的读写操作，标记为volatile可以保证修改对线程立刻可见。比synchronized,Lock有一定的效率提升。

2.单例模式的实现，典型的双重检查锁定（DCL）

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;
    }
}

这是一种懒汉的单例模式，使用时才创建对象，而且为了避免初始化操作的指令重排序，给instance加上了volatile。

标签：读取,主存,关键字,线程,内存,聊聊,volatile,inc
From： https://www.cnblogs.com/LLW521/p/16896464.html