转载 | Volatile 解析

valatile 解析

volatile 是什么 ?

1.volatile 是一种同步机制 必synchronized和lock更轻量 因为 volatile并不会发生上下文切换等开销很大的行为

2.如果一个变量被修饰成volatile 那么JVM就知道这个变量可能会被并发修改

3.能力小 volatile 做不到synchronized那样的原子性

volatile 使用的场合

1.不适用a++等操作 why ? 因为volatile不保证原子性 例子：VolatileDemo1 运行结果表明，volatile没有保证原子性，出现丢失写值的情况（值覆盖）

2.适用场合 boolean flag 如果一个变量共享 自始至终被多个线程赋值 而没有其他操作 因为赋值自身是有原子性的 而volatile 又保证了可见性 所以线程安全 com.geekagain.volatilego.uservolatile

但是不依赖于该变量的上一个状态

3.作为刷新之前变量的触发器 FieldVisibility

volatile 的两点作用

1.volatile 可见性

   各个线程会将共享变量从主内存中拷贝到工作内存，然后执行引擎会基于工作内存中的数据进行操作处理。
   线程在工作内存进行操作后何时会写到主内存中？这个时机对普通变量是没有规定的，而针对volatile修饰的变量给java虚拟机特殊的约定，
   线程对volatile变量的修改会立刻被其他线程所感知，即不会出现数据脏读的现象，从而保证数据的“可见性”。

2.volatile 禁止指令重排序

volatile实现禁止指令重排优化，从而避免多线程环境下程序出现乱序执行的现象

volatile 禁止指令重排序原理

volatile实现禁止指令重排优化，从而避免多线程环境下程序出现乱序执行的现象

先了解一个概念，内存屏障（Memory Barrier） 又称内存栅栏，是一个CPU指令，它的作用有两个：

一是保证特定操作的执行顺序，

二是保证某些变量的内存可见性（利用该特性实现volatile的内存可见性）

由于编译器和处理器都能执行指令重排优化。如果在指令间插入一条Memory Barrier则会告诉编译器和CPU,不管什么指令都不能和这条Memory Barrier指令重排序，也就是说通过插入内存屏障禁止在内存屏障前后的指令执行重排序优化。 内存屏障另外一个作用就是强制刷出各种CPU的缓存数据，因此任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本。

工作内存与主内存同步延迟现象导致的可见性问题
可以使用synchronized或volatile关键字解决，他们都可以是一个线程修改后的变量立刻对其他线程可见
对于指令重排导致的可见性问题和有序性问题
可以利用volatile关键字解决，因为volatile的另外一个作用就是禁止重排序优化

volatile与synchronized的区别

synchronized 阻塞式同步在线程竞争激烈的情况下会升级为重量级锁 | java虚拟机提供的最轻量级的同步机制

可以把volatile看作是轻量级的synchronized：如果一个变量自始至终只被各个线程赋值而没有其他的操作那么可以用 volatilela来代替synchronized或者代替原子变量 因为赋值自身s是由原子性的 而volatile又保证可见性 所以保证线程安全

双端锁检验单例模式volatile分析

     public class SingletonKerriganD {   
         /**  
          * 单例对象实例  
          */  
         private static SingletonKerriganD instance = null;   
         public static SingletonKerriganD getInstance() {   
             if (instance == null) {   
                 synchronized (SingletonKerriganD.class) {   
                     if (instance == null) {   
                         instance = new SingletonKerriganD();   
                     }   
                 }   
             }   
             return instance;   
         }   
     }

假设线程一执行到instance = new SingletonKerriganD()这句，这里看起来是一句话，但实际上它并不是一个原子操作（原子操作的意思就是这条语句要么就被执行完，要么就没有被执行过，不能出现执行了一半这种情形）。事实上高级语言里面非原子操作有很多，我们只要看看这句话被编译后在JVM执行的对应汇编代码就发现，这句话被编译成8条汇编指令，大致做了3件事情：

1.给Kerrigan的实例分配内存。

2.初始化Kerrigan的构造器

3.将instance对象指向分配的内存空间（注意到这步instance就非null了）。

但是，由于Java编译器允许处理器乱序执行（out-of-order），以及JDK1.5之前JMM（Java Memory Medel）中Cache、寄存器到主内存回写顺序的规定，上面的第二点和第三点的顺序是无法保证的，也就是说，执行顺序可能是1-2-3也可能是1-3-2，如果是后者，并且在3执行完毕、2未执行之前，被切换到线程二上，这时候instance因为已经在线程一内执行过了第三点，instance已经是非空了，所以线程二直接拿走instance

为什么double - check

保证线程安全 如果在方法用synchronized会影响性能 实际上创建一个对象分为三个步骤

volatile小结

1.volatile 使用场景： 某个属性被多线程共享 其中有一个线程修改了此属性其他线程可以立刻得到值 比如boolean flag 或者作为触发器 实现轻量级同步

2.volatile 属性的读和写都是无锁的 他不能替代synchronized 因为它没有原子性和互斥性

3.提供可可见性

4.提供happens-before保证

5.volatile 可以使得long 和double 的赋值是原子性的