java中volatile的示例分析

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內存模型基本概念

計算機在執行程序時，每條指令都是在CPU中執行的，而執行指令過程中，勢必涉及到數據的讀取和寫入。由于程序運行過程中的臨時數據是存放在主存（物理內存）當中的，這時就存在一個問題，由于CPU執行速度很快，而從內存讀取數據和向內存寫入數據的過程跟CPU執行指令的速度比起來要慢的多，因此如果任何時候對數據的操作都要通過和內存的交互來進行，會大大降低指令執行的速度。因此在CPU里面就有了高速緩存。

并發編程中的三個概念

1?原子性

即一個操作或者多個操作，要么全部執行并且執行的過程不會被任何因素打斷，要么就都不執行。

2?可見性

指當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

3?有序性

即程序執行的順序按照代碼的先后順序執行。一般來說，處理器為了提高程序運行效率，可能會對輸入代碼進行優化，它不保證程序中各個語句的執行先后順序同代碼中的順序一致，但是它會保證程序最終執行結果和代碼順序執行的結果是一致的。

Java內存模型

在Java虛擬機規范中試圖定義一種Java內存模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個硬件平臺和操作系統的內存訪問差異，以實現讓Java程序在各種平臺下都能達到一致的內存訪問效果。那么Java內存模型規定了哪些東西呢，它定義了程序中變量的訪問規則，往大一點說是定義了程序執行的次序。注意，為了獲得較好的執行性能，Java內存模型并沒有限制執行引擎使用處理器的寄存器或者高速緩存來提升指令執行速度，也沒有限制編譯器對指令進行重排序。也就是說，在java內存模型中，也會存在緩存一致性問題和指令重排序的問題。

注意，圖中的工作內存實際上就對應于硬件層面上的cpu cache。

volatile關鍵字

它保證了可見性和有序性，但是它不保證原子性。

下面這段話摘自《深入理解Java虛擬機》：

“觀察加入volatile關鍵字和沒有加入volatile關鍵字時所生成的匯編代碼發現，加入volatile關鍵字時，會多出一個lock前綴指令”

lock前綴指令實際上相當于一個內存屏障（也成內存柵欄），內存屏障會提供3個功能：

1.它確保指令重排序時不會把其后面的指令排到內存屏障之前的位置，也不會把前面的指令排到內存屏障的后面；即在執行到內存屏障這句指令時，在它前面的操作已經全部完成；

2.它會強制將對緩存的修改操作立即寫入主存；

3.如果是寫操作，它會導致其他CPU中對應的緩存行無效。

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