volatile

从顺序一致性，到volatile

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顺序一致性

嗯？程序不是按我写的顺序执行的吗

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那只是理性中的模型而已。在多线程的环境下，顺序一致性模型也只能保证每个线程操作的执行顺序是一致的。假设有两个线程访问相同的代码，可能就有两种结果。

一种可能：

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还有一种可能：

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所以，我们要十分当心JMM模型，对于未同步的程序，和顺序一致性模型的区别。保证的那些，没有保证那些，被自己的一厢情愿的认知忽悠。

顺序一致模型：单线程操作内会按顺序执行😄
JMM：单线程操作存在指令重排序，不能保证单线程操作会按顺序执行🙄

顺序一致模型：所有线程只能看到一致性的执行顺序😄
JMM：不保证所有线程看到一致性的执行顺序🙄

顺序一致模型：所有对内存的读写操作具有原子性😄
JMM：对long,double类型JMM不保证操作的原子性🙄

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为了了解volatile，先用起来，写一个小demo

public class TestVolitle {

    public volatile long sum = 0;

    public int add(int a, int b) {
        int temp = a + b;
        sum += temp;
        return temp;
    }

    public static void main(String[] args) {
        TestVolitle test = new TestVolitle();
        int sum = 0;

        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            sum = test.add(sum, 1);
        }

        System.out.println("Sum:" + sum);
        System.out.println("Test.sum:" + test.sum);
    }
}

为了了解volatile，到底干了什么。我们用javac编译成JVM指令看下，并没有看到有什么特殊的地方，也就是说，字节码层面volatile变量并没有什么不同。

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那么，我们就需要看汇编指令级别的区别。Mac系统需要下载hsdis-amd64.dylib，使用JitWatch工具，才能看到汇编指令，有点麻烦。（需要下载源码编译，=。=，自己写的class过于简单，被认为不需要JIT编译，有小小的波折，但是对学JVM还是很有帮助的）

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我们也可以通过IDEA，设置VM参数-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly，打印出汇编指令。

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看到汇编指令，JVM编译成汇编指令的时候加了lock前缀。

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lock前缀的意义

• Lock前缀指令会让CPU缓存会写到内存
• 使CPU缓存无效，直接从主存拿值

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Volatile的特性

1. 可见性：对volatile的读总是能看到对此变量最后的写操作

举个例子，上代码

public class VolatileExample {
    int a = 0;
    volatile boolean flag = false;
    public void writer() {
        a = 1; // step 1
        flag = true; // step 2
    }
    public void reader() {
        if (flag) { // step 3
            System.out.println(a); // step 4
        }
} }

套用学过的理论，一个线程对volatile变量的write操作，会将本地CPU缓存中共享变量的值写到内存里；一个线程对volatile变量的read操作，会将本地CPU缓存中共享变量的值失效，去主存中拿值。

volatile读操作和锁释放有相同的内存语义

volatile写操作和锁获取有相同的内存语义

volatile看做一把“锁”，对于一个volatile变量，不同线程的读写通过volatile来同步。

也复合happens-before原则：

对一个锁的解锁操作，happens-before后续对这个锁的加锁操作。

意味着对volatile的读总是可以看到此变量最后的写入操作。

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2.禁止指令重排序：禁止volatile变量和普通变量的重排序

JMM是通过什么来禁止指令重排序的呢。答案就是JMM介绍的内存屏障。
JMM在volatile读写操作前后加了内存屏障，为了优化性能，实际的重拍规则是这样的：

1.volatile读之后，后面的第二的操作都不能重排序

2. volatile写之前，前一个操作都能重排序
   3.volatile写，后面一个是volatile读，不能重排序
3. 普通变量读，后面是volatile读，可以重排序

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3.原子性： 指单一对volatile变量操作，不被其他调到打断，动作不可分

所谓的原子性，就是在执行过程中不会被线程调度机制打断的操作，这种操作从开始就一直运行到结束，中间不存在任何上下文切换。

对于复合操作volatile++不符合原子性。

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volatile 怎么用

BB了这么多，最关心的还是volatile应该怎么用。

首先是个轻量级锁，只能保证单个volatile变量有原子性，经典的案例：双重锁检查（不想具体写了，早资料自己推演一下😀）

扩展阅读 ：正确应用的volatile几种应用场景。写的很好，下个该了synchronized，这个晚点更，要考可信了，更新刷题技巧算法吧。😝

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html

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PS：拱了三天的卒，写出来这一篇。感觉有点难。想要不停的输出，就要N倍的输入。情绪和持续状态会毁掉一个人。

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