卧槽，为什么 volatile 关键字保证不了线程安全啊

我会带着你远行 2022-12-11 12:30 98阅读 0赞

点击上方“java大数据修炼之道”,选择“设为星标”

# 优质文章和精品资源, 第一时间送达 #

###  ###

![format_png][]*作者：Aaron\_涛*

*blog.csdn.net/qq\_33330687/article/details/80990729*

在当前高并发的时代，不懂一点高并发多线程都不好意思出去，即使没地方使用，网上大多数相关文档博客也都讲解了这些部分。

我并不想具体介绍什么是volatile，我写这篇博客目的是说明白为什么volatile保证不了线程安全。想要线程安全必须保证原子性，可见性，有序性。而volatile只能保证可见性和有序性

在说明这个问题之前，首先还是要说明下cpu和内存，cpu和内存直接是有高速缓存的，一般分为多级。cpu首先是要从内存中读取一个数据进缓存，然后从缓存中读取进行操作，将结果返回给缓存，再把缓存写回内存。

如果同一个变量i=0，有两个线程执行i++方法，线程1把i从内存中读取进缓存，而现在线程2也把i读取进缓存，两个线程执行完i++后，线程1写回内存，i = 1，线程2也写回内存i = 1，两次++结果最终值为1，这就是著名的缓存一致性问题。为了解决这个问题，前人给了两种方案

*  总线锁
 *  缓存一致性协议

cpu为了和各个硬件打交道方便，设计师们把每个硬件都连接一个线到cpu，但是发现这样太麻烦了，所以改为所有硬件都挂在总线上，cpu通过总线和各个硬件打交道。

如果使用总线锁，就阻塞了其他cpu和其他硬件交互(内存之类，磁盘，等等),i++这条语句就必须执行完了，其他cpu才能执行，否则只能一个cpu去和硬件交互。这也是一种解决办法，问题也明显，特别效率低下。

为了解决这个问题提出缓存一致性协议，具体协议就不讲，简单解释一下，如果我写入之后发现这是共享变量就使得其他cpu缓存了的值失效，让它再次去内存中读取。

下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》：

> “观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现，加入volatile关键字时，会多出一个lock前缀指令”

lock前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也成内存栅栏），内存屏障会提供3个功能：

1）它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置，也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时，在它前面的操作已经全部完成；

2）它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存；

3）如果是写操作，它会导致其他CPU中对应的缓存行无效。

解释一下这段话的内容，重排序的指代码的真正执行过程可能不是代码书写的顺序，这是为了是cpu流水线作业提高cpu的利用率而优化的一门技术。

而lock前缀指令(内存屏障),一个屏障会把这个屏障前写入的数据刷新到内存，这样任何试图读取该数据的线程将得到最新值，而不用考虑到底是被哪个cpu核心或者哪颗CPU执行的。如果你的字段是volatile，Java内存模型将在写操作后插入一个写屏障指令，在读操作前插入一个读屏障指令。

**这样咋一看貌似可以保证线程的安全性呀，为啥不能保证呢**

这样如果有一个变量i = 0用volatile修饰，两个线程对其进行i++操作，如果线程1从内存中读取i=0进了缓存，然后把数据读入寄存器，之后时间片用完了，然后线程2也从内存中读取i进缓存，因为线程1还未执行写操作，内存屏障是插入在写操作之后的指令，意味着还未触发这个指令，所以缓存行是不会失效的。然后线程2执行完毕，内存中i=1，然后线程1又开始执行，然后将数据写回缓存再写回内存，结果还是1。

\-END-

如果看到这里，说明你喜欢这篇文章，请 转发、点赞。同时 标星（置顶）本公众号以便可以第一时间接受到博文推送。

**推****荐****阅****读**

***1. ***[IDEA新特性：提前知道代码怎么走！][IDEA]

***2. ***[盘点 10 个代码重构的小技巧][10]

***3.*** [Java开发必须掌握的 20+ 种 Spring 常用注解][Java_ 20_ _ Spring]

***4******. ***[太赞了! 墙裂推荐这33个IDEA最牛配置, 好用到爆 ! 拿走不谢 !][_33_IDEA_ _ _ _]

**看完有收获?请转发分享给更多有需要的人**

关注 java大数据修炼之道

每天学习java技术，你想学的Java知识这里都有!**![format_png 1][]**

![format_png 2][]

微信扫描二维码，关注我的公众号

写留言

*  ####  ####
    
    如果对你有帮助,请点个"在看 ![format_png 3][]",谢谢 ![format_png 4][]

[format_png]: /images/20221123/f7f2fa9103c24c2d9b5a187bbdcdedf4.png
[IDEA]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NjczNTM5NQ%3D%3D&chksm=fbc22d2eccb5a438b304a7e154785f57faaabeeebecf683bc5d5d0bb3df78e1396f2c6f6180c&idx=1&mid=2247492578&scene=21&sn=554f78513c99765bc81ee01aadbd8d91#wechat_redirect
[10]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NjczNTM5NQ%3D%3D&chksm=fbc22d0accb5a41c20f326e111e062ae1b2170262b6d456dc420607836cc30054f0e4c9eb433&idx=2&mid=2247492550&scene=21&sn=b0f5c1266c0dbc46bbb345b7ab114f7c#wechat_redirect
[Java_ 20_ _ Spring]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NjczNTM5NQ%3D%3D&chksm=fbc22d67ccb5a471b0eb2969ac654b6d01b0c93d9c317164658f0486d5420f585c12599c56bd&idx=1&mid=2247492523&scene=21&sn=0c62a1d6bd02b85bc027d607286199b0#wechat_redirect
[_33_IDEA_ _ _ _]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU1NjczNTM5NQ%3D%3D&chksm=fbc1d818ccb6510ed6601c9dfd38c9da4c9e06a5c5fe8a03aa528967690a4f66f7b119cdedec&idx=1&mid=2247489236&scene=21&sn=b47327b43ae2deb941f1056a4751dacf#wechat_redirect
[format_png 1]: /images/20221123/4752a25efe2a4b3a9263a162c0df2d70.png
[format_png 2]: /images/20221123/169949132e0b475ab5622d46de98473f.png
[format_png 3]: https://imgconvert.csdnimg.cn/aHR0cHM6Ly9tbWJpei5xcGljLmNuL21tYml6X2pwZy9DMXVETURxam4xOXd0dVFwSzNqbUpXM2JGR1dJOFl6NkZSMTd0bDFNRjhWZnFZeFB4OTkwa3YySjc0THZxd2liMjZLYXlIZE9YZDZlYnpycVlpYmJUand3LzY0MA?x-oss-process=image/format,png
[format_png 4]: /images/20221123/854e463a8d2d45d1bb4d2e7348ec84fc.png