volatile的原理

素颜马尾好姑娘i 2022-05-17 01:44 136阅读 0赞

### volatile的原理 ###

*  volatile的定义
 *  当一个变量被volatile修饰之后表示的意义
 *  线程安全
 *  volatile不能保证线程安全的原因

> 在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要的角色，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”。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（前提是该线程把修改的值写回到主内存中）。

# volatile的定义 #

> Java语言规范第3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地更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。Java语言提供了volatile，在某些情况下比锁要更加方便。如果一个字段被声明成volatile，Java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。

*  有volatile修饰的变量在转换为汇编语言时，前面会有一个lock指令。Lock前缀的指令在多核处理器下会做两件事情：

> 1.  将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存。
> 2.  这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。

>为了提高处理速度，处理器不直接和内存进行，处理器先将数据从内存中读取到内部缓存中再进行操作。如果对一个已经被volatile声明的变量进行写操作，jvm就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存，但是，就算写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，再执行计算操作就会有问题。所以，在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，当处理器对这个数据进行修改操作的时候，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存里。

# 当一个变量被volatile修饰之后表示的意义 #

> 1.保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的  
> 2.禁止进行指令重排序

# 线程安全 #

> 要想并发程序正确地执行，必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证，就有可能会导致程序运行不正确。

*  原子性

> 即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。  
>   
>

*  可见性

> 可见性是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。  
>   
>

*  有序性

> 即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行

# volatile不能保证线程安全的原因 #

> 因为volatile只能保证可见性和有序性，不能达到lock的效果，当从主内存读取volatile的变量并将新值写入到当前线程所在cpu的cache中时，会消耗一定时间，就会产生竞争条件：多个线程可能读取到相同的值，然后产生新值写入到主内存，就会覆盖相互的值，所以volatile并不能保证线程安全，除非，操作是原子性的。