volatile(volatile是什么)

今天閑來無事跟同事小麥大叔閑聊,

SoWhat:麥叔聽說你偷偷面阿里啦,面的咋樣?
小麥大叔: 一面挺簡單的,主要問了一些基本的數據結構跟算法,還問了下 HashMap的十大常見基本問題。我都答案上來了,還問了我JDK7環,幸虧你那個HashMap環繪制的牛逼,我答的不錯就讓我準備二面了。
SoWhat:二面類?
小麥大叔:二面問了我一些JVM的問題,問我對于JVM內存模型的理解,還有GC的常見理解,最終還問了我下類加載機制,我看你之前水過這個 JVM系列,就依葫蘆畫瓢答上來了,讓我準備三面。
SoWhat:麥叔這波可以啊,三面問的啥啊?
小麥大叔:三面問了我一些CAS、Lock、AQS跟 ConcurrentHashMap 的底層實現什么的,還問了我下線程池的七大參數跟四大拒絕策略,以及使用注意事項。我看你水過 并發編程系列,也就答上來了。
Sowhat:厲害啊這是要過的節奏阿!
小麥大叔:過個錘子,三面的這個總監最后竟然問了我下我對volatile的底層原理。你妹的你么水,我就答了一些基本的可見性跟弱原子性,然后我感覺面試官不太滿意啊!
Sowhat:額好吧,那我抓緊再水文寫下個關于volatile的使用。

使用

volatile變量自身具有下列特性相信大家都知道:

1. 可見性。對一個volatile變量的讀,總是能看到(任意線程)對這個volatile變量最后的寫入。

2. 原子性:對任意單個volatile變量的讀/寫具有原子性,但類似于volatile++這種復合操作不具有原子性。

其中第二點可以理解為把對 volatile 變量的單個讀/寫,看成是使用同一個鎖對這些單個讀/寫操作做了同步,就跟下面的SoWhat跟SynSoWhat功能類似哦。

classSoWhat{volatileinti=0;//volatile修飾的變量publicintgetI(){returni;//單個volatile變量的讀}publicvoidsetI(intj){this.i=j;//單個volatile變量的寫}publicvoidinc(){i++;//復合多個volatile變量}}classSynSoWhat{inti=0;publicsynchronizedintgetI(){returni;}publicsynchronizedvoidsetI(intj){this.i=j;}publicvoidinc(){//普通方法調用inttmp=getI();//調用已同步方法tmp=tmp+1;//普通寫方法setI(tmp);//調用已同步方法}}

寫理解

volatile寫的內存語義如下:

當寫一個volatile變量時,JMM會把該線程對應的本地中的共享變量值刷新到主內存。

publicclassVolasemanteme{inta=0;volatilebooleanflag=false;//這是重點哦publicvoidinit(){a=1;flag=true;//.......}publicvoiduse(){if(flag){inti=a*a;}//.......}}

線程A調用init方法,線程B調用use方法。

讀理解

volatile讀的內存語義如下:

當讀一個volatile變量時,JMM會把該線程對應的本地內存置為無效。線程接下來將從主內存中讀取共享變量。

publicclassVolaSemanteme{inta=0;volatilebooleanflag=false;//這是重點哦publicvoidinit(){a=1;flag=true;//.......}publicvoiduse(){if(flag){inti=a*a;}//.......}}

流程圖大致是這樣的:

volatile 指令重排

volatile 變量的內存可見性是基于內存屏障(Memory Barrier)實現。關于內存屏障的具體講解以前寫過不再重復,JMM裝逼于無形這里說過?？偨Y來說就是JMM內部會有指令重排,并且會有af-if-serial跟happen-before的理念來保證指令重拍的正確性。內存屏障就是基于4個匯編級別的關鍵字來禁止指令重排的,其中volatile的重拍規則如下:

1. 第一個為讀操作時,第二個任何操作不可重排序到第一個前面。

2. 第二個為寫操作時,第一個任何操作不可重排序到第二個后面。

3. 第一個為寫操作時,第二個的讀寫操作也不運行重排序。

volatile寫底層實現

JMM對volatile的內存屏障插入策略

在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障。在每個volatile寫操作的后面插入一個StoreLoad屏障。

volatile 讀底層

JMM對volatile的內存屏障插入策略

在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadLoad屏障。在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadStore屏障。

其中重點說下volatile讀后面為什么跟了個LoadLoad。加入我有如下代碼 AB兩個線程執行,B線程的flag獲取下面的讀被提前了。

volatile的實現原理

有volatile變量修飾的共享變量進行寫操作的時候會使用CPU提供的Lock前綴指令。在CPU級別的功能如下:

1. 將當前處理器緩存行的數據寫回到系統內存

2. 這個寫回內存的操作會告知在其他CPU你們拿到的變量是無效的下一次使用時候要重新共享內存拿。

我們可以通過jitwatch對簡單的代碼進行詳細的反匯編看一下。

packagecom.sowhat.demo;publicclassVolaSemanteme{intunvloatileVal=0;volatilebooleanflag=false;publicvoidinit(){unvloatileVal=1;flag=true;//第九行哦}publicvoiduse(){if(flag){intLocalA=unvloatileVal;if(LocalA==0){thrownewRuntimeException("error");}}}publicstaticvoidmain(String[]args){VolaSemantemevolaSemanteme=newVolaSemanteme();volaSemanteme.init();volaSemanteme.use();}}

對普通變量的賦值操作:

對volatile變量的賦值操作。

可以對比得出,volatile 修飾的變量確實會多一個 lock addl $0x0,(%rsp) 指令。

0x0000000114ce95cb:lockaddl$0x0,(%rsp);*putfieldflag;-com.sowhat.demo.VolaSemanteme::init@7(line9)

到此,相信大家對“volatile是什么”有了更深的了解,不妨來實際操作一番吧!這里是本站網站,更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢,關注我們,繼續學習!