举个栗子
我这里开了两个线程,后面的线程去修改volatile变量,前面的线程不断获取volatile变量,
结果是会一致卡在死循环,控制台没有任何输出
假如将flag让volatile来进行修饰
结果是:三秒后,就不会不断打印出信息出来
注意,Thread.sleep是会刷新线程内存的,所以不要使用Thread.sleep来分别让一个线程获取两次volatile变量
volatile其实相当于对变量的单词读或写操作加了锁、做了同步
由于是加了锁,所以就有前面提到的锁的语义,即锁的happens-before,锁的happens-before规定了释放锁的操作对于后续获得锁操作是可见的,所以释放锁的线程对于后续获得锁的线程是可见的,意味着volatile修饰的变量的最后写入是可以被后面获得锁的线程读取的
32位的操作系统去操作64位的变量时,会分成高32位和低32位去执行,但由于锁,会导致这个操作也是具有原子性的,因为锁的语义决定了临界区代码的执行具有原子性,即必须要整个代码块执行完,如果没有锁,那么就不是原子性的,可能会被分成不连续的两步来执行
所以,volatile变量自身是具有下面特性的
1.原子性:无论多大的变量,对其单词读或写操作都是具有原子性的,但如果类似于i++这种操作就不具备原子性了,因为这本来就是两条命令
2.可见性:操作volatile变量的线程是可以获取前一个线程对其的修改,即当前线程总是可以看到volatile变量最后的写入
我们先来研究一下什么依赖关系需要volatile
前面提到过总共有三种依赖关系
volatile是实现可见性的,所以写后写就不用考虑了,而且读后写是不需要可见性的,所以需要可见性的是写后读
volatile写的内存语义如下:
当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存(即不仅修改了本地内存,而且还刷新到了主内存),注意,这个刷新是按缓存行的形式(64字节)
举个栗子
两个线程,A线程修改flag与A,flag与A原本为默认值
所以volatile的写是有两个操作的,然后这两个操作会合成一个原子操作
volatile的读内存语义为:当读一个volatile变量时,JVM会把线程对应的本地内存置为无效,接下来重新去主内存中读取共享变量,并且更新本地内存,注意:是读的时候会置为无效,假如不读就不会置为无效然后重新获取
还是上面的栗子,不过多了一个线程B,线程B一开始读的是默认值,后来再进行了一次读取
读写语义对应的其实就是volatile的变量修饰后,会进行怎样的过程
其实volatile的读写语义,就是线程之间的通信,所以volatile也是实现了线程之间的通信,来提供可见性
前面已经提到过volatile的实现,字节码上加了acc_volatile修饰符,然后指令层面上是使用了内存屏障,下面就来再详细研究
volatile还有一个功能就是可以防止命令重排序,也就是volatile的内存语义
为了实现volatile内存语义,JMM会限制重排序,因为重排序会让语义出现变化,也就是会打断与别的线程的通信,前面提到过,重排序总共有三种,而JMM会限制编译器重排序与处理器重排序,并不会限制内存重排序
单纯看表,很难去辨别为什么,所以下面只看不发生重排序的部分
第三个比较容易理解,因为volatile写会影响后面volatile读的嘛,先写后读跟线读后写是完全不一样的,所以两次操作分别为volatile读和volatile写或volatile写和volatile读都是不允许重排序的
关键在于前两条怎么理解
其实都是因为volatile的读语义,每次volatile读都会使缓存行失效,需要去重新获取缓存行,缓存行中不仅有volatile变量,还有其他共享变量
现在回到第二条
现在回到第一条
接下来关于不需要重排序的
为了实现内存语义,编译器在生成字节码时,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,也就是上面提到的限制重排序的类型,对于执行效率来说,屏障数越少越好,但让JMM去动态发现最优的屏障布置是不可能的,所以采用了保守策略的JMM内存屏障和插入策略
1.在每一个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障,保证了在volatile写操作之前,上面的所有写操作已经执行完成,并且都刷新到主存中
2.在每一个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障,保证了必须执行完volatile写操作,下面的读操作才可以执行
3.在每一个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障,保证了在volatile读之前,上面的所有读操作都要完成
4.在每一个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障,保证了下面的写操作,必须要等待volatile读操作完成才可以继续
由于第一次操作为普通读,第二次操作为volatile读是允许发生重排序的,所以volatile读前面不需要加内存屏障