volatile 关键字

double

在我们大概的印象中,被 volatile 修饰的变量能够保证每个线程可以获取该变量的最新值,从而避免出现数据脏读的现象。

1. volatile实现原理

volatile 是怎样实现的呐? 比如一个很简单的java代码:

instance = new Instance() // instance 是 volatile 变量

在生成汇编代码时,会在用 volatile 修饰的共享变量进行写操作的时候会多出 Lock 前缀的指令,这个 Lock 指令肯定有神奇的地方,那么Lock前缀的指令在多核处理器下回发生什么事情?主要有这两个方面的影响:

  1. 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存;
  2. 这个写回内存的操作会使得其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效(嗅探机制)

为了提高处理速度,处理器不直接和内存进行通信,而是现将系统内存的数据读到内部缓存(L1, L2获取其他)后在操作,但操作完就不知道何时会写到系统内存了。如果声明了 volatile 的变量进行写操作,JVM 就会向处理器发送一条 Lock 前缀的指令,将这个变量所在的缓存行的数据写回到系统内存。但是写回到系统内存,如果其他处理器缓存的值还是旧的,在执行计算操作就会有问题。所以在多处理器下,为了保证各个处理器缓存是一致的,就会实现 “缓存一致性” 协议,每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了,当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改,就会将当前处理器的缓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处理器缓存里。因此,经过分析我们可以得出如下结论:

  • Lock前缀的指令会引起处理器缓存写回系统内存;
  • 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失效;
  • 当处理器发现本地缓存失效后,就会从系统内存中重读该变量数据,即可获取当前最新值;

volatile 关键字修饰的变量通过这样的机制,就使得每个线程都能获得该变量的最新值

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