voletile型变量的特殊规则

volatile 型变量的特殊规则

 

    关键字 volatile 可以说是Java虚拟机提供的最轻量级的同步机制，但是它并不容易被正确地,完全地理解，以至于许多程序员都习惯不去使用它，遇到需要处理多线程数据竞争的问题时一律使用 synchronized 来进行同步。一定要弄清楚volatile 型变量的语义是什么。

   

    当一个变量被定义成volatile 之后，它将具备两种特性，第一是保证此变量对所有线程的可见性，这里的"可见性"是指当一条线程修改了这个变量，新值对于其他线程来说是可以立即得知的。而普通变量不能做到这一点，变量值在线程间传递均需要通过主内存来完成，如：线程A修改了一个普通变量，然后向主内存进行回写，另外一条线程B在线程A回写完成了之后再从主内存进行读取操作，新变量的值才会对线程B可见。

   

    volatile 型变量在各个线程的工作内存中不存在一致性问题(在各个线程的工作内存中volatile 变量也可以存在不一致的情况，但由于每次使用之前都要刷新，执行引擎看不到不一致的情况，因此可以认为不存在一致性的问题)，但是Java里面的运算并非原子性，导致volatile 变量的运算在并发下一样是不安全的。

 

    由于volatile 变量只能保证可见性，在不符合以下两条规则的运算场景中，我们仍然要通过加锁(使用synchronized或java.util.concurrent中的原子类)来保证原子性。

• 运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。
• 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。

    使用volatile 变量的第二个语义是禁止指令重排序优化，普通变量仅仅会保证在该方法的执行过程中所有依赖复制结果的地方都能获取正确的结果，而不能保证变量的赋值的顺序与程序代码中的执行顺一致。因为在一个线程方法执行过程中无法感知这点，这也就是Java内存模型中描述的所谓'"线程内表现为串行的语义"。

 

    volatile 同步机制的性能要优于锁(synchronized或java.util.concurrent中的锁)，但是由于虚拟机对锁实行的许多消除和优化，使得我们很难量化地说volatile 就会比synchronized快上多少。如果让volatile 自己与自己比较，则可以确定一个原则：volatile 变量读操作的性能消耗与普通变量及就没有什么差别，但是写操作可能会慢上一些，因为它需要在本地代码中插入许多内存屏障指令来保证处理器不发生乱序执行。

  

    Java内存模型中对volatile 变量定义的特殊规则：

• volatile变量的操作必须按read->load->use顺序，即每次在工作内存中使用变量前必须先从主内存中刷新最新的值，以保证能看到其他线程对变量的最新修改。
• volatile变量的操作必须按assign->store->write顺序，即每次在工作内存为变量赋值之后必须将变量的值同步回主内存，以保证让其他线程能看到变量的最新修改。
• 若线程对volatile变量A的assign或者use操作先于对volatile变量B的assign或者use操作，则线程对volatile变量A的read/load或者store/write操作也必定先于对volatile变量B的read/load或者store/write操作。