volatile变量,java内存模型

 2019-12-10 15:39  阅读(671)
文章分类:Java Core

volatile变量提供了最轻量级的同步机制,当一个变量加上volatile修饰时,会具有一下两个特性

https://blog.csdn.net/u011277123/article/details/72235927

1:保证此变量对所有线程的可见性,当volatile变量修改后,其它线程会立即知道该变量修改后的值。

volatile变量只能保证可见性,不能保证线程安全,因为可能修改volatile变量之后,虽然其它线程已经知道该值变化,但是其它线程之前已经读取了该变量的值,还是按照原来的值进行操作,例如 volatile int i; 多个线程执行i++操作。

2:volatile变量能够禁止指令重排序优化,也就是volatile变量赋值动作之前的指令不能优化到volatile变量赋值动作之后。

虚拟机如何实现的该功能:关键在于volatile变量赋值后,会在编译的代码中添加一条语句,lock add1 $0x0,(%esp) ,这个操作相当于一个内存屏障(Memory Barrier或Memory Fence,指重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置)。

lock前缀能使本线程(工作内存有变量副本) 对修改之后的volatile变量 进行一次store和write操作(java内存模型https://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html),可使前面volatile变量的修改对其它线程立即可见,并且使其它线程(工作内存)volatile变量中的值也无效了(但是其它线程执行引擎读取到的值是不变的),其它线程使用volatile变量前立即从主内存刷新。

volatile保证可见性的原理是在每次访问变量时都会进行一次刷新,因此每次访问都是主内存中最新的版本。所以volatile关键字的作用之一就是保证变量修改的实时可见性。

  • 对于64位的long和double,如果没有被volatile修饰,那么对其操作可以不是原子的。在操作的时候,可以分成两步,每次对32位操作。
  • 如果使用volatile修饰long和double,那么其读写都是原子操作
  • 对于64位的引用地址的读写,都是原子操作
  • 20191210001187\_1.png

volatile变量使用场景,需要满足一下两个规则

1:运算结果不依赖变量当前值,或者能够确保只有单一线程修改变量的值

例如:volatile int i; i++ 操作就会依赖 i 当前的值

2:变量不需要与其它的状态变量共同参与不变约束

例如不与其它变量一起作为判断条件

int i;

volatile boolean b=true;

if(i>0&& b){ //volatile变量b与i一起作为判断条件(约束)
}

java内存模型中变量的使用规则:

1:作用于工作内存的操作

使用(use)前先载入(load),存储(store)前先赋值(assign).

2:作用于工作内存和主内存的操作之间的关系:

载入(load)前先读取(read), 写入(write)前先存储(store).

锁定(lock)前先清空(对一个变量执行lock操作,会清空工作内存中此变量的值)。

解锁(unlock)前先写入(write,store), (对一个变量执行unlock操作之前,必须先把此变量同步会主内存中,执行store,write).

java内存模型

原子性

java内存模型直接保证的原子性变量操作use,load,store,assign,read,write。

如果应用场景需要一个更大范围的原子性保证,可以使用lock和unlock操作来满足需求。

lock和unlock在字节码层面的体现为monitorenter,monitorexit。在java语言中的体现就是synchronized关键字。 因此在synchronized块之间的操作也具有原子性。

可见性

被volatile修饰的变量能保证可见性,上面以介绍

synchronized 也可以实现可见性,因为synchronized使用内存模型的unlock之前,需要先执行store,write操作,因此保证可见性。

final也可以实现可见性。

有序性

volatile变量保证了有序性,因为volatile变量添加了内存屏障,禁止了指令重排序

synchronized也能保证有序性。synchronized是由“一个变量在同一时刻只允许一条线程对其进行lock操作,这条规则获得的,这条规则决定了持有同一个锁的两个同步块只能串行的进入”

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