volatile

起因

• 我相信volatile是非常有必要记录一下的；

实现原理

• 首先我们知道volatile能保证原子性，但是又不能保证同步，很奇怪吧；但是我写过一个例子，i++；非volatile会存在后面的值比前面小的情况，volatile不存在，只会存在相同的情形；这是为什么呢？
  • 首先我们假定就是多个cpu，每cpu一个线程，我们知道内存里面放了成堆的数据，cpu每次取要用的放在寄存器里，那么多个线程一起处理一个变量，每个cpu的值很可能就是不一样的；
  • 然后我们的想法是，大家必须都应该是最新的数据，这就要求cpu运行时，做了什么操作，寄存器需要立马回写到内存，然后它会将所有其他cpu所持有的值更新；
• 通过这两个步骤我们就实现了读/写原子性，我们读的时候，这个值一定是最新的，但是加入我们10个线程同时读到最新的值为1，然后同时++；然后再各自写回内存，那么就会出现不同步的情况；但是不会出现后面的值比前面的值小的情况；
  • i++本来是想cpu1 i++一下，cpu2 i++一下。。。 所有cpu分开进行加锁操作；
  • 如果不用volatile关键词，会出现i++反而变小，因为各个cpu持有的i不一样，比如大家先在cpu1 和 cpu2 读入 i = 1，然后cpu1 i++; 写回 i = 2；cpu3读取i = 2； 执行i++； 写回i =3 ；然后cpu2 执行 i++； 写回 i = 2； 这样就出现后面比前面小的状态
  • 使用volatile，在cpu1 写回 i =2 时，会通知所有cpu i = 2；但是存在问题时，加入通知的时候cpu2 已经做完 i++； 然后 通知 i = 2；那么cpu2 也会写回 i = 2 ；也就是相同的值；

    Volatile 特性

• 下面是volatile语义相同的synchronized 模式，读和写都是原子的，但是读写一起做可就不是原子的啦；如果加上在getAndIncreament前面加上synchronized，就是同步的啦

  public class VolatileFeaturesExample {
      long vl = 0L;
  
      public synchronized void set(long l) {
          vl = l;
      }
  
      public void getAndIncreament(){
          long temp = get();
          temp += 1L;
          set(temp);
      }
  
      public synchronized  long get (){
          return vl;
      }
  
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          VolatileFeaturesExample volatileFeaturesExample = new VolatileFeaturesExample();
          Thread thread = new Thread(new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  for (int i = 0; i < 100; i++) {
                      volatileFeaturesExample.getAndIncreament();
                  }
              }
          });
          Thread t = new Thread(new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  for (int i = 0; i < 100; i++) {
                      volatileFeaturesExample.getAndIncreament();
  
                  }
              }
          });
          thread.start();
          t.start();
          thread.join();
          t.join();
          System.out.println(volatileFeaturesExample.get());
      }
  
  }

Volatile 语义

• 当写的时候，jmm将变量村线程（cpu）本地内存写入主内存；
• 当读的时候，jmm将对应的本地变量置为无效，然后从主内存读入
• 相当于，写线程给读线程发了一个消息；
• 至于内存屏障有好多种，最重要的是记住写一定要在读之前，不可以重排序；其他的由处理器决定