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标题: 【西安校区】volatile关键字的简单使用 [打印本页]

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作者: 逆风TO    时间: 2019-5-29 15:12
标题: 【西安校区】volatile关键字的简单使用
关于这个关键字的使用，无敌推荐一篇文章：https://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html#

这里只是简单总结一下：

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的，也就是说每个线程所读的同一个变量的值都应该是一致的。

2）禁止进行指令重排序。

简单说明一下：

可见性：
cpu在处理一个数据时并不是马上会写到内存中的，而是先存到高速内存cache然后再写到主存。
在多线程的环境下，如果多个线程被不同的cpu执行，某一个变量可能在不同的cpu上的cache里的值是不一致的，因为cache没有及时写到内存中。而使用volatile关键字，会让这个变量在更新后立即写入内存，保证了多个线程对于某个变量的可见性。

重排序：
cpu对于代码执行的顺序不是按照程序写好的顺序，假如代码所涉及的变量之间前后没有必需的排序关系（实际上cpu会误判），cpu可能会重新排列它们的顺序来提高效率。例如：int a = 1；a++;int b = 2;b++;a++;b++;a++;b++;那么cpu肯定会先对a执行完再去操作b这样效率更高（这里只是假设）。

场景：
保证可见性：

public class Test {

    public volatile int inc = 0;
    public synchronized  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);
    }
}

假如不添加volatile，inc的值将会小于10000，因为线程之间可能会产生不可见现象，某个线程某一时刻读取到的可能是旧值
（测试没有达到预期效果，但是理论是正确的）

保证不被重排序：
经典的双重检查锁的懒汉校检模式

//懒汉式（线程安全，高效双重检查锁）
class Singleton4{
    private Singleton4() { };
    private volatile static Singleton4 singleton4 = null;
    public static Singleton4 getInstance(){
        if(singleton4 == null){
            synchronized (Singleton4.class){
                if(singleton4 == null){
                    singleton4 = new Singleton4();
                }
            }
        }
        return singleton4;
    }
}

singleton4 = new Singleton4();
对于这样一条语句，实际上它并不是原子操作，而是一共有三步：
（1）分配内存空间。
（2）初始化对象。
（3）将内存空间的地址赋值给对应的引用。
假如singleton4没有使用volatile关键字，发生了重排序，将内存空间的地址赋值给singleton4这一个操作在对象初始化之前发生了（1->3->2），那么此时singleton4便不指向null了，但此时它还没调用构造函数初始化。
假设线程1进入到singleton4 = new Singleton4()这行代码，然后在给singleton4指定内存空间之后马上被线程2抢占了，那么线程2判断到singleton4不为null，那么它就会去返回singleton4这个不完整的未初始化的对象。
而使用了volatile禁止了重排序，那么给singleton4指定内存地址这个代码永远是最后执行（在初始化之后执行），就不会有问题了。

volatile的原理和实现机制：
下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：
“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”
lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：

1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到 内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；
2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；
3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。

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