并发编程-volatile底层实现原理

一、简介

volatile 是 Java 的一个变量修饰符关键字，被 volatile 修饰的变量具有以下特性：

1. 保证内存可见性
2. 禁止指令重排序

今天，我们研究一下 volatile 的底层实现原理。

二、实践

首先，介绍一下内存可见性的概念，内存可见性：是当某一线程修改了一个共享变量的值，则其他线程能读到这个共享变量修改后的值。

然后，我们了解一下计算机的存储层次结构:
寄存器 -> 高速缓存 -> 内存 -> 外存

接下来我们将一个使用 volatile 关键字的程序,反编译成汇编代码，看看对被 volatile 修饰的变量，进行写操作时，CPU 会做什么事情。

Java 代码:

public class VolatileInstance {
    public volatile static Integer instance;
    public static void main(String[] args) {
        instance = 1;
    }
}

汇编代码:

0x0000000003a6a2c3: lock add dword ptr [rsp],0h  ;*putstatic instance
                                                ; - org.example.chapter01.VolatileInstance::main@4 (line 14)

三、总结

编译后,我们发现了一条带有 LOCK 前缀的指令,那么这个 LOCK 前缀的指令做了什么事情呢？

1. 将当前处理器缓存行的数据写回到内存。
2. 将其他 CPU 里缓存了该内存地址的数据无效。

volatile 实现原则：
1> LOCK 前缀指令会引起处理器缓存回写到内存。

Lock 前缀指令导致在执行指令期间，声言处理器的 LOCK# 信号。在多处理器环境下，LOCK# 信号确保在声言该信号期间，处理器可以独占任何共享内存（因为它会锁住总线，导致其他CPU不能访问内存，所以实现了独占）。

2> 一个处理器的缓存回写到内存会导致其他处理器的缓存无效。

使用缓存一致性协议:MESI(修改、独占、共享、无效)，来保证缓存一致性。

并发编程-volatile底层实现原理

原文：https://www.cnblogs.com/chen-jia-cheng/p/14702855.html