java并发机制学习—volatile

一、volatile的概述

Java语言规范第3版中对volatile的定义如下:

Java编程语言允许线程访问共享变量,为了确保共享变量能被准确和一致性的更新,线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。

volatile是更轻量级的synchronized,它在多处理器的开发中提供了共享变量的“可见性”。即当一个线程更改了共享变量的值,另一个线程能够读到这个修改的值。由于它不会引起上下文的切换和调度,如果使用恰当的话,将比synchronized执行成本更低。

二、原理分析

使用volatile对共享变量进行操作的话,在底层实现的时候会多出一步Lock操作,这个Lock在多核处理器下主要做了以下两件事:

1、将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存。

2、这个写回内存的操作会使其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。

为了提高处理速度,处理不直接与内存进行通讯,而是先将系统内存的数据读到内部缓存后再进行操作,但是操作完不知何时才会写到系统内存。而如果使用了声明volatile的变量进行写的操作,JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令,将这个变量再缓存行的数据写道系统内存。但是就算写到系统的内存,其他缓存里如果还是旧的数据,再进行计算的话还是会有问题。所以,为了保证各个缓存的数据是一致的,就会实现缓存一致性的协议,每个线程通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己的缓存值是不是过期了,当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改,就会将内存行设置成无效状态,当处理器对这个数据进行修改操作的时候,会重新从系统内存中把数据读到系统的缓存里。

volatile的两条实现规则:

1、Lock前缀指令会引起处理器缓存回写到内存。

2、一个处理器的缓存回写到系统内存会导致其他处理器的缓存无效。

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