我理解的volatile

volatile语义

volatile有两层语义:可见性和禁止指令重排序。
什么是可见性和指令重排序,在这里就不解释了。

实现原理

JVM是如何保证volatile的两层语义的呢?下面分两个小节来解答。

volatile可见性语义的实现原理

通过查看volatile变量赋值语句对应的汇编指令 lock addl $0x0, (%rsp),可以看到,对volatile变量进行写操作时,JVM会向CPU发送一个携带lock前缀的指令,那该指令带来的效果是什么呢?

lock前缀有以下几个效果:

  • 锁住总线或缓存,然后执行后面的指令,释放锁后会把缓存(工作内存)中的数据刷新到主存中
  • 在锁住总线时,其他CPU/线程的读写请求都会被阻塞。总线加锁时会自动invalidate其他CPU对指令操作的内存地址的cache
  • 在锁住缓存时,依靠缓存一致性来保证操作(更新工作内存和主存的整体操作)的原子性,使别的CPU触发一定的操作来invalidate它们自己内部对应的缓存
  • lock前缀后的写操会使得对应内存地址栏在其他工作内存中的cache line失效,其他线程要读取该内存地址对应的值时,会从主存获取

总的一句话,volatile的可见性语义是通过lock前缀来实现的。lock前缀使得本CPU的缓存被立即刷新到主存,且invalidate其他CPU的缓存。

volatile禁止指令重排序语义的实现原理

volatile禁止指令重排序有两层含义:
1、当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时,该操作前面的更改肯定全部已经进行,且结果对其他线程在后续时刻是可见的;该操作后面的操作肯定还没有进行
2、在进行指令优化时,不能将volatile前的语句和volatile语句重排序,也不能将volatile语句与volatile后的语句重排序,也不能将volatile前的语句与volatile后的语句重排序。

那么JVM是怎么实现volatile的这层语义的呢?答案是内存屏障。

JVM规定:

  • 在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障
  • 在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障?
  • 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障?
  • 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障?

理解:

    int x = 10;
    boolean flag = false;
    boolean y;
    volatile int z;
    void method1(){
        if(flag){
            y=x+1; 
            flag = true;
            z=5;
            y = z + 10;
       }
    }

method1()方法中,有两个操作,读取y和写z。根据JVM规定,上述代码可以等价于:

    void method1(){
        if(flag){ 
            y=x+1;
            flag = true; // 按照思维定式,我们认为z=5时,flag一定是true
            StoreStore;
            z=5;
            StoreLoad;
            y = z + 10;
            LoadLoad;
            LoadStore;
       }
    }

重排序之后的代码执行(变量读写)顺序是难以预知的,而我们又希望z=5的时候,flag是true,帮助我们后续做一些事情。那么这里要加的屏障功能就要满足在volatile变量写之前,其他volatile变量及普通变量的写操作已经完成,那么这个屏障只能是StoreStore。

问题1:那么为什么不需要volatile写之前的load操作呢?像y=x+1这个表达式,x的读操作与y的写操作有依赖关系,因此可以保证x的操作在y前面完成,但是像if(flag)和flag=true这两个操作,不会发生重排序吗?

问题

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 206,968评论 6 482
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 88,601评论 2 382
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 153,220评论 0 344
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 55,416评论 1 279
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 64,425评论 5 374
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 49,144评论 1 285
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,432评论 3 401
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 37,088评论 0 261
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,586评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,028评论 2 325
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 38,137评论 1 334
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,783评论 4 324
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,343评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,333评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,559评论 1 262
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,595评论 2 355
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,901评论 2 345

推荐阅读更多精彩内容