volatile关键字的作用

矫情吗；* 2023-02-16 01:49 77阅读 0赞

### volatile关键字的作用 ###

##### 一：可见性 #####

可见性的原因是：  
![线程、主内存、工作内存三者之间的关系][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzM3NDY5MDU1_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
每次线程更新数据的时候都先把数据更新到工作内存，最后汇总到主内存，而可见性是因为每次读主内存数据之前都会进行主内存的刷新操作，保证数据的最新一致性。

###### 二：禁止指令重排 ######

/** * @author lizhangyu * @date 2020/6/7 12:37 */
    public class Singleton { 
    
        private volatile static Singleton instance;
    
        public static Singleton getInstance() { 
            if (instance == null) { 
                synchronized (Singleton.class) { 
                    if (instance == null) { 
                        instance = new Singleton();
                    }
                }
            }
            return instance;
        }
    
        public static void main(String[] args) { 
            System.out.println(getInstance());
        }
    }

1：为什么要用volatile关键字：

instance = new Singleton();  
它并不是一个原子操作。事实上，它可以”抽象“为下面几条JVM指令：

memory = allocate();	//1：分配对象的内存空间
    initInstance(memory);	//2：初始化对象
    instance = memory;		//3：设置instance指向刚分配的内存地址

上面操作2依赖于操作1，但是操作3并不依赖于操作2，所以JVM可以以“优化”为目的对它们进行重排序，经过重排序后如下：

memory = allocate();	//1：分配对象的内存空间
    instance = memory;		//3：设置instance指向刚分配的内存地址（此时对象还未初始化）
    ctorInstance(memory);	//2：初始化对象

可以看到指令重排之后，操作 3 排在了操作 2 之前，即引用instance指向内存memory时，这段崭新的内存还没有初始化——即，引用instance指向了一个"被部分初始化的对象"。此时，如果另一个线程调用getInstance方法，由于instance已经指向了一块内存空间，从而if条件判为false，方法返回instance引用，用户得到了没有完成初始化的“半个”单例。

2: volatile如何防止指令重排  
volatile关键字通过“内存屏障”来防止指令被重排序。(即是一系列的cpu指令)

为了实现volatile的内存语义，编译器在生成字节码时，会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。然而，对于编译器来说，发现一个最优布置来最小化插入屏障的总数几乎不可能，为此，Java内存模型采取保守策略。

下面是基于保守策略的JMM内存屏障插入策略：

*  在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。
 *  在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。
 *  在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障。
 *  在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。

[参考博客地址][Link 1]  
参考周志明著的深入理解Java虚拟机

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[Link 1]: https://www.cnblogs.com/monkeysayhi/p/7654460.html