为什么volatile能保证可见性?
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为什么volatile能保证可见性?
Hosee 发表于1年前
为什么volatile能保证可见性?
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我们都知道volatile能保证可见性,不能保证原子性,比如i++操作

也知道Happen-Before原则,那么是如何确保Happen-Before原则不被指令重排序影响呢?(如果对上述描述有困惑请移步[高并发Java 三] Java内存模型和线程安全

例如你让一个volatile的integer自增(i++),其实要分成3步:1)读取volatile变量值到local; 2)增加变量的值;3)把local的值写回,让其它的线程可见。这3步的jvm指令为:

mov   
0xc(%r10),%r8d
 ; Load
inc   
 %r8d           ; Increment
mov   
 %r8d,0xc(%r10)
 ; Store
lock
 addl $0x0,(%rsp)
 ; StoreLoad Barrier

StoreLoad Barrier就是内存屏障

内存屏障(memory barrier)是一个CPU指令。基本上,它是这样一条指令: a) 确保一些特定操作执行的顺序; b) 影响一些数据的可见性(可能是某些指令执行后的结果)。编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序,使性能得到优化。插入一个内存屏障,相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行,后于这个命令的必须后执行。内存屏障另一个作用是强制更新一次不同CPU的缓存。例如,一个写屏障会把这个屏障前写入的数据刷新到缓存,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。

内存屏障和volatile什么关系?上面的虚拟机指令里面有提到,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。这意味着如果你对一个volatile字段进行写操作,你必须知道:1、一旦你完成写入,任何访问这个字段的线程将会得到最新的值。2、在你写入前,会保证所有之前发生的事已经发生,并且任何更新过的数据值也是可见的,因为内存屏障会把之前的写入值都刷新到缓存。 

明白了内存屏障这个CPU指令,回到前面的JVM指令:从Load到store到内存屏障,一共4步,其中最后一步jvm让这个最新的变量的值在所有线程可见,也就是最后一步让所有的CPU内核都获得了最新的值,但中间的几步(从Load到Store)是不安全的,中间如果其他的CPU修改了值将会丢失。

所以volatile不能保证i++操作的原子性

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Hosee
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