volatile底层原理的再次理解

volatile

volatile作用于变量。能够保证多个线程对该变量修改的可见，一个线程修改了该变量后，另一个线程能够立即感知到。因为volatile修饰的变量存放在主内存中，没有在工作内存中存放副本，变量的读写都是直接操作主内存。什么是主内存和工作内存，看java内存模型(JMM)规定。

JMM java内存模型简述

java内存模型分为两部分：

• 主内存： 多个线程共享的区域，也就是堆和方法区。主内存存放共享变量。
• 工作内存：线程的工作内存是线程独有的区域，也就是程序计数器，虚拟机栈，和本地方法栈。工作内存方法共享变量的副本。
  JMM规定线程对变量的读写在工作内存中进行，工作内存中存放了主内存中的一个副本，线程在工作内存中修改了数据后会将数据数据同步到主内存中去，供其他线程读取。但是这过程有时间差，可能导致其他线程读取到的数据不是最新的，导致「可见性」问题。volatile修饰的变量存放在主内存中，不会在工作内存中存放副本。

可见性和有序性保证

变量的可见性： volatile修饰的变量保存在主内存中，不会存放副本在工作内存中，解决了可见性问题
有序性： volatile通过硬件层面的指令屏障，读写屏障来禁止指令排序。在读取数据之前加一个读屏障保证高速缓存中的数据能从主内存中获取最新的数据。在写数据之后，用一个写屏障保证高速缓存中的数据能够及时同步到工作内存中，让其他线程可见。通过读写屏障的配合来保证禁止局部指令的重排，从而保证有序性。

不能保证原子性

不能保证原子性，比如多个线程对一个volatile修饰的变量执行i++操作，最后执行的结果和预期不符合。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * volatile不具有原子性
 * 多个线程i++操作得到的结果和预期不符
 */
public class Volatile {
    private static int cnt;
    public static void add(){
        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            cnt++;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);// 将执行完的线程阻塞，当计数器为0，线程唤醒
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            new Thread(()->{
                add();
                countDownLatch.countDown();
            }, i+"").start();
        }

        try {
            countDownLatch.await(); // 等待所有线程执行完（计数器为0），线程才会唤醒，否则会一直阻塞
            System.out.println(cnt);// 预计结果是2000
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32

参考

一篇文章彻底搞懂volatile关键字底层实现原理