Volatile关键字实现原理

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1、认识volatile关键字

程序举例

用一个线程读数据,一个线程改数据

存在数据的不一致性

2、机器硬件CPU与JMM

(1)CPU Cache模型

程序的局部执行原理

(2)CPU缓存的一致性问题

解决方案:

1)总线加锁(粒度太大)

2)MESI()

a. 读操作:不做任何事情,把Cache中的数据读到寄存器

b. 写操作:发出信号通知其他的CPU讲改变量的Cache line置为无效,其他的CPU要访问这个变量的时候,只能从内存中获取。

Cache line CPU的cache中会增加很多的Cache line

(3)Java内存模型

1) 主存中的数据所有线程都可以访问(共享数据)

2) 每个线程都有自己的工作空间,(本地内存)(私有数据)

3) 工作空间数据:局部变量、内存的副本

4) 线程不能直接修改内存中的数据,只能读到工作空间来修改,修改完成后刷新到内存

3、Volatile关键字的语义分析

volatile作用:让其他线程能够马上感知到某一线程多某个变量的修改

(1)保证可见性

对共享变量的修改,其他的线程马上能感知到

不能保证原子性 读、写、(i++)

(2)保证有序性

重排序(编译阶段、指令优化阶段)

输入程序的代码顺序并不是实际执行的顺序

重排序后对单线程没有影响,对多线程有影响

Volatile

Happens-before

volatile规则:

对于volatile修饰的变量:

​ (1)volatile之前的代码不能调整到他的后面

​ (2)volatile之后的代码不能调整到他的前面(as if seria)

​ (3)霸道(位置不变化)

(3)volatile的原理和实现机制(锁、轻量级)

HSDIS –反编译—汇编

Java –class—JVM—》ASM文件

Volatile int a ;

Lock :a

4、Volatile的使用场景

(1)状态标志(开关模式)

public class ShutDowsnDemmo extends Thread{private volatile boolean started=false;@Overridepublic void run() {while(started){dowork();}}public void shutdown(){

​        started=false;}

}

(2)双重检查锁定(double-checked-locking)

DCL (单例模式)(7)

public class Singleton {private volatile static Singleton instance;public static Singleton getInstance(){if(instance==null){synchronized (Singleton.class){

​                instance=new Singleton();}}return instance;}

}

(3)需要利用顺序性

5、volatile与synchronized的区别

(1)使用上的区别

Volatile只能修饰变量,synchronized只能修饰方法和语句块

(2)对原子性的保证

synchronized可以保证原子性,Volatile不能保证原子性

(3)对可见性的保证

都可以保证可见性,但实现原理不同

Volatile对变量加了lock,synchronized使用monitorEnter和monitorexit monitor JVM

(4)对有序性的保证

Volatile能保证有序,synchronized可以保证有序性,但是代价(重量级)并发退化到串行

(5)其他

synchronized引起阻塞

Volatile不会引起阻塞


文章作者: 张文军
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