Volatile关键字实现原理

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）

1.

每个线程都有自己的工作空间，（本地内存）（私有数据）

1.

工作空间数据：局部变量、内存的副本

1.

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

![](http://myblog-1258908231.cos.ap-shanghai.myqcloud.com/Volatile%E5%85%B3%E9%94%AE%E5%AD%97%E5%AE%9E%E7%8E%B0%E5%8E%9F%E7%90%86/20200130085601323.png)
## 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<br />（1）保证可见性<br />对共享变量的修改，其他的线程马上能感知到<br />不能保证原子性  读、写、（i++）<br />（2）保证有序性<br />重排序（编译阶段、指令优化阶段）<br />输入程序的代码顺序并不是实际执行的顺序<br />重排序后对单线程没有影响，对多线程有影响<br />Volatile<br />Happens-before<br />volatile规则：<br />对于volatile修饰的变量：<br />    （1）volatile之前的代码不能调整到他的后面<br />    （2）volatile之后的代码不能调整到他的前面（as if seria）<br />    （3）霸道（位置不变化）<br />（3）volatile的原理和实现机制(锁、轻量级)<br />HSDIS   --反编译---汇编<br />Java --class---JVM---》ASM文件<br />Volatile  int  a ;<br />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;
@Override
public void run() {
    while(started){
        dowork();
    }
}
public void shutdown(){
    started=false;
}

}

（2）双重检查锁定（double-checked-locking）<br />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