java并发编程--volatile

Posted 2020-06-18 Ryan Miao

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作者：方 腾飞

花名清英，并发网(ifeve.com)创始人，畅销书《Java并发编程的艺术》作者，蚂蚁金服技术专家。目前工作于支付宝微贷事业部，关注互联网金融，并发编程和敏捷实践。

1. Volatile是轻量级的synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。
2. 可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。
3. 共享变量：在多个线程之间能够被共享的变量被称为共享变量。共享变量包括所有的实例变量，静态变量和数组元素。他们都被存放在堆内存中，volatile只作用域共享变量。
4. 内存屏障（Memory Barriers）：是一组处理器指令，用于实现对内存操作的顺序限制。
5. 缓冲行（Cache line）：缓存中可以分配的最小存储单位。处理器填写缓存线时会加载整个缓存线，需要使用多个主内存读周期。
6. 原子操作（Atomic operations）：不可中断的一个或一系列操作。
7. 缓存行填充（cache line fill）：当处理器识别到从内存中读取操作数是可缓存的，处理器读取整个缓存行到适当的缓存（L1,L2,L3的或所有）。
8. 缓存命中（cache hit）：如果进行高速缓存行填充操作的内存位置仍然是下次处理器访问的地址时，处理器从缓存中读取操作数，而不是从内存。
9. 写命中（write hit）：当处理器将操作数写回到一个内存缓存的区域时，它首先会检查这个缓存的内存地址是否在缓存行中，如果存在一个有效的缓存行，则处理器将这个操作数写回到缓存，而不是写会到内存，这个操作被称为写命中。
10. 写缺失（write misses the cache）：一个有效的缓存行被写入到不存在的内存区域。

Volatile的官方定义

java语言规范第三版中对volatile的定义如下：java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致的更新，线程应该确保通过排它锁单独获得这个变量。java语言提供了volatile，在某些情况下比锁更加方便。如果一个字段被声明或volatile，java线程内存模型确保所有线程看到这个变量值是一致的。

为什么要用volatile

volatile变量修饰符如果使用恰当的话，它比synchronized的使用和执行成本会更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。

 volatile的实现原理

有volatile变量修饰的共享变量进行写操作的时候会多第二行汇编代码，通过查IA-32架构软件开发者手册可知，lock前缀的指令在多核处理器下会发生两件事情：