volitale 怎么保证可见性

VOLATILE 只保证可见性，并不保证原子性

在说明Java多线程内存可见性之前，先来简单了解一下Java内存模型。

 （1）Java所有变量都存储在主内存中
 （2）每个线程都有自己独立的工作内存，里面

存该线程的使用到的变量副本（该副本就是主内存中该变量的一份拷贝）

（1）线程对共享变量的所有操作都必须在自己的工作内存中进行，不能直接在主内存中读写
（2）不同线程之间无法直接访问其他线程工作内存中的变量，线程间变量值的传递需要通过主内存来完成。
线程1对共享变量的修改，要想被线程2及时看到，必须经过如下2个过程：

（1）把工作内存1中更新过的共享变量刷新到主内存中
（2）将主内存中最新的共享变量的值更新到工作内存2中

可见性与原子性

可见性：一个线程对共享变量的修改，更够及时的被其他线程看到
原子性：即不可再分了，不能分为多步操作。比如赋值或者return。比如"a = 1;"和 "return a;"这样的操作都具有原子性。类似"a += b"这样的操作不具有原子性，在某些JVM中"a += b"可能要经过这样三个步骤：

①　取出a和b
②　计算a+b
③　将计算结果写入内存

Synchronized：保证可见性和原子性

Synchronized能够实现原子性和可见性，在Java内存模型中，synchronized规定，线程在加锁时，先清空工作内存→在主内存中拷贝最新变量的副本到工作内存→执行完代码→将更改后的共享变量的值刷新到主内存中→释放互斥锁。

Volatile：保证可见性，但不保证操作的原子性

Volatile实现内存可见性是通过store和load指令完成的；也就是对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store指令，即强迫线程将最新的值刷新到主内存中；而在读操作时，会加入一条load指令，即强迫从主内存中读入变量的值。但volatile不保证volatile变量的原子性，例如：
[java] view plain copy

在CODE上查看代码片派生到我的代码片
Private int Num=0;
Num++;//Num不是原子操作
Num不是原子操作，因为其可以分为：读取Num的值，将Num的值+1，写入最新的Num的值。
对于Num++;操作，线程1和线程2都执行一次，最后输出Num的值可能是：1或者2
【解释】输出结果1的解释：当线程1执行Num++;语句时，先是读入Num的值为0，倘若此时让出CPU执行权，线程获得执行，线程2会重新从主内存中，读入Num的值还是0，然后线程2执行+1操作，最后把Num=1刷新到主内存中；线程2执行完后，线程1由开始执行，但之前已经读取的Num的值0，所以它还是在0的基础上执行+1操作，也就是还是等于1，并刷新到主内存中。所以最终的结果是1
一般在多线程中使用volatile变量，为了安全，对变量的写入操作不能依赖当前变量的值：如Num++或者Num=Num*5这些操作。

Synchronized和Volatile的比较

1）Synchronized保证内存可见性和操作的原子性
2）Volatile只能保证内存可见性
3）Volatile不需要加锁，比Synchronized更轻量级，并不会阻塞线程（volatile不会造成线程的阻塞；synchronized可能会造成线程的阻塞。）
4）volatile标记的变量不会被编译器优化,而synchronized标记的变量可以被编译器优化（如编译器重排序的优化）.
5）volatile是变量修饰符，仅能用于变量，而synchronized是一个方法或块的修饰符。
  volatile本质是在告诉JVM当前变量在寄存器中的值是不确定的，使用前，需要先从主存中读取，因此可以实现可见性。而对n=n+1,n++等操作时，volatile关键字将失效，不能起到像synchronized一样的线程同步（原子性）的效果。

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：

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。
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

Jeff、yuan

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