volatile关键字

• Java虚拟机提供的最轻量级的同步机制

1、保证此变量对所有线程的可见性

• 使用volatile关键字修饰变量后，当一个线程对该变量进行了修改，其他线程可以立即得知该变量的新值

• 但是基于volatile变量运算在并发下并不是线程安全的，因为Java里面的运算操作符并非原子操作，举例说明如下

  // 按正常来说，结果应该为500，但是得到的结果总是小于500，因为自增操作不是原子性操作
  public class TestJUC {
  ?
      // volatile变量
      public static volatile int race = 0;
  ?
      // volatile变量自增操作
      public static void increase(){
          race ++;
      }
  ?
      // 线程数量
      private static final int THREADS_COUNT = 10;
  ?
      public static void main(String[] args) {
  ?
          // 线程数组
          Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];
  ?
          // 每个线程都调用自增方法
          for (int i = 0; i < THREADS_COUNT; i++) {
              threads[i] = new Thread(new Runnable() {
                  @Override
                  public void run() {
                      for (int j = 0; j < 50; j++) {
                          increase();
                      }
                  }
              });
              threads[i].start();
          }
  ?
          System.out.println("race = " + race);
      }
  }

• 依据自增操作说明原子性

  • 通过反编译race ++，得到的字节码指令如下

    public static void increase();
        Code:
            Stack = 2, Locals = 0, Args_size = 0
            0:    getstatic    #13;
            3:    iconst_1
            4:    iadd
            5:    putstatic    #13;
            8:    return
        LineNumberTable:
            line 14: 0
            line 15: 8

  • 当getstatic指令取到race的值放到操作栈顶时，volatile关键字保证了race的值在此时是正确的

  • 但是在执行后续指令时，其他线程可能已经改变了race的值

  • 此时操作栈顶的值就变成了过期的数据

  • 所以putstatic指令执行后可能把较小的race值同步回了主内存中，就会出现数据错误问题

• 在不符合以下两条规则的运算中，我们要通过加锁保证原子性

  • 运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够保证只有单一的线程修改变量的值

  • 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束

2、禁止指令重排序优化

• 在硬件架构上，指令重排序是值处理器允许将多条指令不按照出现规定的顺序，分开发送给各个相应的电路单元进行处理，但是需保障重新能得到正确的结果

  指令1：A = A + 10;
  指令2：A = A(指令1执行后得到的A) * 2;
  指令3：B = B - 3;
  ?
  指令2依赖于指令1的值，所以指令1和指令2的顺序不能重排
  ?
  但是指令3不存在与其他指令之间的依赖关系，所以指令3的顺序可以被重排到指令1、2之前或中间，只要保证处理器执行后面依赖于A、B值的操作时能获取到正确的A和B的值

• volatile修饰的变量，变量修改之后，会存在一个内存屏障

  • 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

3、JMM对volatile变量定义的特殊规则

假设T表示一个线程，V和W分别表示两个volatile变量，在进行read、load、use、assign、store、write操作时需要满足以下规则

• 1、T操作变量V，use的前一个动作必须是load，load的后一个动作必须是use

  • 在工作内存中，每次使用V前都必须先从主内存中刷新最新的值，用于保证能看见其他线程对变量V所做的修改

• 2、T操作变量V，store的前一个动作必须是assign，assign的后一个动作必须是store

  • 在工作内存中，每次修改V后都必须立刻同步到主内存中，用于保证其他线程可以看到自己对变量V所作的修改

• 3、动作A：T操作变量V，use或assign

  动作B：T操作变量V，和A相关联的load活store

  动作C：T操作变量V，和B相关联的read活write

  与此类似：

  动作X：T操作变量W，use或assign

  动作Z：T操作变量W，和X相关联的load活store

  动作Y：T操作变量W，和Y相关联的read活write

  如果A优于W，那么C由于Y

  • 要求volatile修饰的变量不会被指令重排序优化，保证代码的执行顺序和程序的顺序相同

volatile关键字

原文：https://www.cnblogs.com/LittleSkinny/p/14420083.html