volatile探秘

1.volatile的定义

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。可见性的意思就是当一个线程修改共享变量的时候，另一个线程能读到这个共享变量。

注意:这里只能是一个线程修改，如果是多个线程修改的话，并不会保证可见性。

2.volatile的特性

• 非原子性
• 保证可见性
• 禁止指令重排序

因为volatile不会引起上下文切换和线程的调度，所以它比synchronized的使用和执行成本更低

2.volatile保证可见性和禁止指令重排序的原理

当在java代码中用volatile修饰了一个变量时，转储汇编会成如下形式

private volatile String name;

转成汇编语句后

0x01a3de1d: movb $0×0,0×1104800(%esi);0x01a3de24: lock addl $0×0,(%esp);

这里面有一个lock指令，它的作用有两个

• 将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存中

• 这个写回内存的操作会导致其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效

  为了提高处理速度，处理器并不直接和内存进行通信，而是先将系统内存的数据读到缓存行(L1,L2或其他)后再进行操作，但是操作完之后并不知道何时会写到内存中。如果堆声明了volatile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，这个指令会将缓存行的数据写到系统内存。但是就算是写到了系统内存，如果其他处理器的值还是旧的，再执行操作也会有问题。所以在多处理器下，为了保证各个处理器之间的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探总线上传播的数据来检查自己缓存的值是否过期，当处理器发现自己缓存行对应的地址被修改了，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时，会重新从内存中把数据读到处理器缓存行中。