volatile变量提供了最轻量级的同步机制,当一个变量加上volatile修饰时,会具有一下两个特性
1:保证此变量对所有线程的可见性,当volatile变量修改后,其它线程会立即知道该变量修改后的值。
volatile变量只能保证可见性,不能保证线程安全,因为可能修改volatile变量之后,虽然其它线程已经知道该值变化,但是其它线程之前已经读取了该变量的值,还是按照原来的值进行操作,例如 volatile int i; 多个线程执行i++操作。
2:volatile变量能够禁止指令重排序优化,也就是volatile变量赋值动作之前的指令不能优化到volatile变量赋值动作之后。
虚拟机如何实现的该功能:关键在于volatile变量赋值后,会在编译的代码中添加一条语句,lock add1 $0x0,(%esp) ,这个操作相当于一个内存屏障(Memory Barrier或Memory Fence,指重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置)。
lock前缀能使本线程(工作内存有变量副本) 对修改之后的volatile变量 进行一次store和write操作(java内存模型https://www.cnblogs.com/nexiyi/p/java_memory_model_and_thread.html),可使前面volatile变量的修改对其它线程立即可见,并且使其它线程(工作内存)volatile变量中的值也无效了(但是其它线程执行引擎读取到的值是不变的),其它线程使用volatile变量前立即从主内存刷新。
volatile变量使用场景,需要满足一下两个规则
1:运算结果不依赖变量当前值,或者能够确保只有单一线程修改变量的值
例如:volatile int i; i++ 操作就会依赖 i 当前的值
2:变量不需要与其它的状态变量共同参与不变约束
例如不与其它变量一起作为判断条件
int i;
volatile boolean b=true;
if(i>0&& b){ //volatile变量b与i一起作为判断条件(约束)
}
java内存模型中变量的使用规则:
1:作用于工作内存的操作
使用(use)前先载入(load),存储(store)前先赋值(assign).
2:作用于工作内存和主内存的操作之间的关系:
载入(load)前先读取(read), 写入(write)前先存储(store).
java内存模型
原子性
java内存模型直接保证的原子性变量操作use,load,store,assign,read,write。
如果应用场景需要一个更大范围的原子性保证,可以使用lock和unlock操作来满足需求。
lock和unlock在字节码层面的体现为monitorenter,monitorexit。在java语言中的体现就是synchronized关键字。 因此在synchronized块之间的操作也具有原子性。