java 并发之volatile

Posted 2020-09-21 zqiguoshang

volatile有以下作用：

阻止重排序，保证可见性，对于单次读写保证原子性（不包括i++这种复合操作）。

下面分别予以解释。

众所周知（也许有些人不知道），编译器以及CPU会在不影响串行结果的情况下对代码进行重排序，以便加快执行速度。（比如超标量流水线计算）

这在并发执行中会造成一些问题。以单例模式的DCL写法举例：

public class Singleton{

　　private Singleton(){};

　　public static volatile Singleton singleton;

　　public static Singleton getSingleton(){

　　　　if(singleton == null){

　　　　　　synchronized(singleton){

　　　　　　　　if(singleton == null){

　　　　　　　　　　singleton = new Singleton();

　　　　　　　　}

　　　　　　}

　　　　}

　　　　return singleton;

　　}

}

双重检查加锁好理解，一是为了保证单一实例，而是为了减少并发开销。为什么又用了volatile了呢？

因为橙色标注的部分实际上有三步：

分配内存，初始化对象， 引用赋值。

但由于重排序的存在，有可能会先分配内存，然后赋值，最后才初始化。并发下就有可能将未初始化的对象暴露出来。这也是为什么要用volatile的原因。

jdk1.5后， volatile语义中有了happen-before关系约束。保证了对volatile对象的写操作，一定在对其后续的读操作前完成。

也就杜绝了这种重排序造成错误的情况。

另外可见性是指由于线程有自己单独的内存栈，而全局变量一般在堆内存里面，所以单个线程的更改可能不会及时同步到堆，造成改动不可见问题。

加了volatile后，每次改动都会强制刷新堆内存，及其他线程栈内存，保证了数据的最新性，也就是可见性。

原子性是对long，double这种64位变量来说，由于虚拟机是32位的，所以对其读写要分两次，用volatile约束，保证了读写的原子性。

要注意，volatile保证的原子性仅限于此。对于复合操作，如i = i + 1; i++；这种，并不保证。

所以复合操作的原子性还是要用synchronized来保证。

synchronized保证了最强的原子性，可见性。