解释 volatile

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• 原理：使用内存指令，保证线程在获取变量时的可见性，每个线程在执行前会拷贝内存中变量到工作线程中使用，变量修改后再写回主内存，并通知其他变量拥有者线程变量更新（可见性）。

• 保证内存可见性，不保证原子性，禁止指令排序

  • 指令重排：编译器为了优化代码，从而会将一些数据不想关的代码重新排序，这个导致在多线程中由于顺序被打乱了而导致数据与预期不同。所以多线程防止指令重排序要用volatile。

  • 不保证原子性：因为多线程下更新一个值是，可能A刚写完就被B写入了，B还没收到A更新后的值。

原理解释

• 内存可见性的实现方式是： 当一个线程修改了volatile修饰的变量时，马上修改线程内的副本值并让内存种的值失效。当其他线程来访问时，发现内存种的值失效了，会重新load新的值到线程副本中。

• 禁止重排序的实现方式：

  1. happens-before： A happens-before B， B happens-before C， 则 A happens-before C;

  2. 在编译成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。

什么是内存屏障？

• 硬件层面，内存屏障分两种：读屏障（Load Barrier）和写屏障（Store Barrier）。

• 内存屏障有两个作用：

  1. 阻止屏障两侧的指令重排序；

  2. 强制把写缓冲区/高速缓存中的脏数据等写回主内存，或者让缓存中相应的数据失效

     • 编译器选择了一个比较保守的JMM内存屏障插入策略，这样可以保证在任何处理器平台，任何程序中都能得到正确的volatile内存语义。这个策略是：

       • 在每个volatile写操作前插入一个StoreStore屏障；

       • 在每个volatile写操作后插入一个StoreLoad屏障；

       • 在每个volatile读操作后插入一个LoadLoad屏障；

       • 在每个volatile读操作后再插入一个LoadStore屏障。

     • 再介绍一下volatile与普通变量的重排序规则:

       • 如果第一个操作是volatile读，那无论第二个操作是什么，都不能重排序；

       • 如果第二个操作是volatile写，那无论第一个操作是什么，都不能重排序；

       • 如果第一个操作是volatile写，第二个操作是volatile读，那不能重排序。