【多线程】volatile

约定不等于承诺〃 2023-03-05 09:45 15阅读 0赞

**目录**

一、jvm 内存模型

二、volatile 的作用

三、volatile 的特点

四、volatile 的实现原理

4.1 内存屏障

--------------------

# 一、jvm 内存模型 #

在理解 volatile 之前，先要了解 jvm 内存模型

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0NDE2MzMx_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

如上图所示，有几个关键点：

*  所有线程的共享变量都存储在主内存中，每个线程都有一个专属于自己的工作内存，每个线程都不会直接操作主内存中的变量，而是将主内存上的变量放进自己的工作内存中，只操作工作内存的数据。
 *  当对工作内存修改完毕后，再将修改后的结果放回到主内存中。
 *  每个线程都只能操作自己工作内存中的变量，无法直接访问其他工作内存的变量
 *  线程间的变量传值只能依赖主内存完成

# 二、volatile 的作用 #

volatile 是一个修饰词，翻译为不稳定的，当一个变量被修饰后，有两个作用：

● **保证可见性**

保证线程更新变量后能立刻被其他线程读到，用于保证线程读到的变量一定是最新的。

内部原理为线程修改了自己工作内存的变量后，会被立即将结果刷新会主内存中。同时其他线程读到该变量的值也作废，强制重新从主内存中读取该变量的值。

● **禁止进行指令重排序**

每一行代码的执行顺序并不一定按照我们编写的顺序执行，为了提高执行效率，JVM 和 CPU 会对指令进行重新排序。而 volatile 会禁止 jvm 和 cpu 对其修饰的变量进行重排序

**举个栗子**

面包工坊做面包，按顺序是做好一个面包，然后将面包放进烤炉烤。而经过优化，变成先做完一批面包，再一起放入烤炉。如果将做面包的过程改为定义对象，将烤制的过程比作对象实例化，就可以节省大量的资源

# 三、volatile 的特点 #

● **无法保证原子性**

即对 volatile 修饰的变量进行操作，无法保证多线程的安全，volatile 只负责保证被操作变量的原子性

●** 可见性**

即当多个线程访问同一个变量时，能够保证任意线程修改了变量的值，其他线程立即能够看到和使用修改的值

●** 有序性**

即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行，最有名的例子就是单例模式中的双重检查锁

public class Singleton {
        // singleton 作为
        public static volatile Singleton singleton;
    
        private Singleton() {};
    
        public static Singleton getInstance() {
            if (singleton == null) {
                synchronized (singleton) {
                    if (singleton == null) {
                        singleton = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return singleton;
        }
    }

# 四、volatile 的实现原理 #

volatile 能够禁止指令排序，其实是通过内存屏障来实现的

## 4.1 内存屏障 ##

内存屏障其实是一种 JVM 指令，Java 内存模型的重排规则会要求 Java 编译器在生成 JVM 指令时插入特定的内存屏障指令，通过这些内存屏障指令来禁止特定的指令重排序。

[https://juejin.im/post/6844903945299558414][https_juejin.im_post_6844903945299558414]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM0NDE2MzMx_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20230208/5d710023747c43f88e130c458fcd6ba9.png
[https_juejin.im_post_6844903945299558414]: https://juejin.im/post/6844903945299558414