volatile关键字
volatile是一个类型修饰符(type specifier).volatile的作用是作为指令关键字,确保本条指令不会因编译器的优化而省略,且要求每次直接读值。JMM主要围绕在并发过程中如何处理并发原子性、可见性和有序性这三个特征来建立的,通过解决这三个问题,就可以解决缓存不一致的问题。而volatile跟可见性和有序性都有关。
例如:
对于代码:
1 x=1; 2 x=2; 3 x=3; 4 x=4;
volatile的特性:
- volatile可见性:对一个volatile的读,总可以看到对这个变量最终的写;
- volatile原子性:volatile对单个读/写具有原子性(32位Long、Double),但是复合操作除外,例如:i++;
- jvm底层采用“内存屏障”来实现volatile语义。
volatile的内存语义及实现:
在JMM中,线程之间的通信采用共享内存来实现的。
volatile内存语义是:
- 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立即刷新到主内存中;
- 当读一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存设置为无效,直接从主内存中读取共享变量。
正常编译,编译器会忽略前三条语句,如果键入volatile,则编译器逐一地进行编译并产生相应的机器代码(产生四条代码)。
volatile的底层实现是通过插入内存屏障,但是对于编译器来说,发现一个最优布置来最小化插入内存屏障的总数几乎是不可能的,所以,JMM采用保守策略。如下:
- 在每一个volatile写操作前面插入一个StoreStore屏障
- 在每一个volatile写操作后面插入一个StoreLoad屏障
- 在每一个volatile读操作后面插入一个LoadLoad屏障
- 在每一个volatile读操作后面插入一个LoadStore屏障
StoreStore屏障可以保证在volatile写之前,其前面的所有普通写操作都已经刷新到主内存中;
StoreLoad屏障的作用是避免volatile写与后面可能有的volatile读/写操作重排序
LoadLoad屏障用来禁止处理器把上面的volatile读与下面的普通读重排序
LoadStore屏障用来禁止处理器把上面的volatile读与下面的普通写重排序
1)一个参数既可以是const还可以是volatile吗?解释为什么。
1)是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
Volatile变量具有 synchronized 的可见性特性,但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现 volatile变量的最新值。
volatile变量不会像锁那样造成线程阻塞,因此也很少造成可伸缩性问题。在某些情况下,如果读操作远远大于写操作,volatile变量还可以提供优于锁的性能优势。
正确使用 volatile 变量的条件
您只能在有限的一些情形下使用 volatile变量替代锁。要使 volatile变量提供理想的线程安全,必须同时满足下面两个条件:
● 对变量的写操作不依赖于当前值。
● 该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。
使用 volatile变量的优点是简单,和性能,要原因是其简易性:在某些情形下,使用 volatile 变量要比使用相应的锁简单得多。使用 volatile变量次要原因是其性能:某些情况下,volatile 变量同步机制的性能要优于锁。