2022-06-16

java基础

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volatile底层实现

作用

Java关键字
确保内存可见性、禁止指令重排序

内存可见性

多线程共享变量，对于每个线程来说都是内存可见的，借助lock指令前缀实现以下功能：

被lock标记的变量cpu缓存地址将会对线程互斥访问
写操作完成后会同步刷新缓存到内存
写会操作会导致其他线程中的volatile缓存变量无效
只保证可见性，不保证原子性

指令重排序

什么是重排序

为了提高程序执行的性能，编译器和执行器(处理器)通常会对指令做一些优化(重排序)

重排序可以分为：

1、编译器重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下，可以重新安排语句的执行顺序；

2、处理器重排序。如果不存在数据依赖性，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序；

happen-before原则保证了程序的“有序性”，它规定如果两个操作的执行顺序无法从happens-before原则中推到出来，那么他们就不能保证有序性，可以随意进行重排序。（在不影响单线程运行结果的前提下java会进行重排序）

不禁止重排序会有什么问题

class ReorderExample {
  int a = 0;
  boolean flag = false;
  public void writer() {
      a = 1;                   //1
      flag = true;             //2
  }
  Public void reader() {
      if (flag) {                //3
          int i =  a * a;        //4
          System.out.println(i);
      }
  }
}

以上面代码为例，如果flag没有加上volatile，那么由于指令重排序1和2的顺序可能颠倒，在多线程环境下A负责写入，B负责读取，则读取结果可能是0.

禁止重排序的原理

在JVM底层volatile是采用“内存屏障”来实现的

volatile变量在字节码级别没有任何区别，在汇编级别使用了lock指令前缀（相当于内存屏障）

内存屏障之前/之后的代码不会发生位置转换，确保有序执行
LOCK 指令前缀促使多线程竞争的环境下互斥地使用这个内存地址

本文出自：monkeyGeek

座右铭：生于忧患，死于安乐

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