volatile关键字的作用是什么

今天就跟大家聊聊有关volatile关键字的作用是什么，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。

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1、特性

1. 可见性：对一个volatile 变量的读，总是能看到（任意线程）对这个 volatile 变量最后的写入。
2. 原子性：对任意单个 volatile 变量的读/写具有原子性，但类似于 volatile++ 这种复合操作不具有原子性。

2、内存语义

内存语义：可以简单理解为 volatile，sychronize，Atomic，Lock 之类的在 JVM 中的内存方面实现原则。

1、volatile 写的内存语义如下：

当写一个 volatile 变量时，JMM（Java 内存模型）会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存

2、volatile 读的内存语义如下：

当读到一个 volatile 变量时，JMM会把改线程对应的本地内存职位无效。线程接下来将从只内存中读取共享变量

如果我们将flag变量以volatile关键字修饰，那么实际上：线程A在写flag变量后，本地内存A中被线程A更新过的两个共享变量的值都被刷新到主内存中。

在读flag变量后，本地内存B包含的值已经被置为无效。此时，线程B必须从主内存中读取共享变量。线程B的读取操作将导致本地内存B与主内存中的共享变量的值变成一致。

如果我们把volatile写和volatile读两个步骤综合起来看的话，在读线程B读一个volatile变量后，写线程A在写这个volatile变量之前所有可见的共享变量的值都将立即变得对读线程B可见。

3、为何volatile不是线程安全的

4、volatile 内存语义的实现

4.1、volatile重排序规则表

总结起来就是：

当第二个操作是volatile写时，不管第一个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile写之前的操作不会被编译器重排序到volatile写之后。
当第一个操作是volatile读时，不管第二个操作是什么，都不能重排序。这个规则确保volatile读之后的操作不会被编译器重排序到volatile读之前。
当第一个操作是volatile写，第二个操作是volatile读时，不能重排序。

4.2、volatile的内存屏障

在Java中对于 volatile 修饰的变量，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问题

什么是内存屏障{

Java编译器在生成指令序列的适当位置会插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序，从而让程序按我们预想的流程去执行。

1、保证特定操作的执行顺序。

2、影响某些数据（或则是某条指令的执行结果）的内存可见性。}

volatile写

storestore屏障：对于这样的语句store1; storestore; store2，在store2及后续写入操作执行前，保证store1的写入操作对其它处理器可见。(也就是说如果出现storestore屏障，那么store1指令一定会在store2之前执行，CPU不会store1与store2进行重排序)
storeload屏障：对于这样的语句store1; storeload; load2，在load2及后续所有读取操作执行前，保证store1的写入对所有处理器可见。(也就是说如果出现storeload屏障，那么store1指令一定会在load2之前执行,CPU不会对store1与load2进行重排序)

volatile读

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。

loadload屏障：对于这样的语句load1; loadload; load2，在load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证load1要读取的数据被读取完毕。（也就是说，如果出现loadload屏障，那么load1指令一定会在load2之前执行，CPU不会对load1与load2进行重排序）
loadstore屏障：对于这样的语句load1; loadstore; store2，在store2及后续写入操作被刷出前，保证load1要读取的数据被读取完毕。（也就是说，如果出现loadstore屏障，那么load1指令一定会在store2之前执行，CPU不会对load1与store2进行重排序）

5、volatile的实现原理

通过对 OPEN JDK 中的 unsafe.cpp 源码的分析，会发现被 volatile关键字修饰的变量会存在一个 “lock:” 的前缀。

Lock 前缀，Lock不是一种内存屏障，但是它能完成类似于内存屏障的功能。Lock 会对CPU 总线和高速缓存加锁，可以理解为 CPU 指令集的一种锁。

同时该指令会将当前处理器缓存行的数据直接写到系统内存中，且这个写回内存的操作会是在其他 CPU 里缓存了该地址的数据无效。

再具体的执行上，他先对总线和缓存加锁，然后执行后面的指令，最后释放锁会吧高速缓存中的脏数据全部刷新回主内存。在 Lock 锁住总线的时候，其他 CPU 的读写请求会被阻塞，知道锁释放

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