volatile關鍵字解析

1、內存模型的相關概念

計算機在執行程序時，指令的執行都是在CPU中。在執行指令的過程當中，會將臨時變量存儲在主存（物理內存）中。 CPU執行指令很快，而從內存中讀取和寫入數據卻相對來講很慢，因此就有了高速緩存。 在程序運行時，先將數據從主存複製一份到高速緩存中，而後CPU執行指令時，就能夠直接從高速緩存中讀取和寫入數據，而後刷新到內存中。

這裏就產生了一個問題。 好比i是一個共享變量，初始值爲0

i = i+1;

在單線程中，CPU執行指令時，先從高速緩存中取出數據，而後進行加1操做，再寫入高速緩存中，而後刷新到主存中。 可是多線程中，每個線程都有本身的工做緩存，線程A，B從高速緩存中讀取到數據i的值都爲0，在進行加1操做後，寫入本身的工做緩存中，再刷新到內存中。 進行兩次加法操做，值卻爲1。

這就是緩存不一致問題。

解決緩存不一致有兩個解決方法。

1.在總線加入LOCK#鎖

2.使用緩存一致性協議

總線加入鎖來阻塞其餘線程訪問時，會致使線程阻塞，使效率低下。

緩存一致性協議的核心思想是：當線程對一個共享變量進行寫操做時，會發出通知，讓其餘的線程該變量的緩存行置爲無效，其餘線程操做該變量時，會從新從內存中讀取數據。

2、JAVA內存模型

Java內存模型規定全部的變量都存在主存中，每一個線程都有本身的工做內存（高速緩存），線程的全部操做都只能操做工做內存，不能操做主存，也不能操做其餘線程的工做內存。

3、併發編程中的三個概念

1.原子性

一個操做或多個操做，所有執行不會被其餘操做打斷。 原子性只針對讀取和寫入指令。 好比

i = i + 1;

這個代碼是沒有原子性的，先從高速緩存中取出i的數據，而後進行加1操做，最後寫入高速緩存，再刷新到內存中。

若是要保證這個操做的原子性，就能夠經過synchronized和lock來實現。

2.可見性

多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了變量的值，其餘線程能當即看到修改的值。

Java提供了volatile來保證有效性。

當一個共享變量被volatile修飾時，它保證當線程修改它的值時當即被更新到主存中，其餘線程讀取時，從主存中讀取值。

3.有序性

程序執行順序按照代碼的前後順序執行。

處理器爲了提升程序運行效率，可能會對代碼執行順序進行優化。這裏可能會發生指令重排序。

好比兩個賦值語句

context = init()
boolean flag = true;

處理器在執行時，可能先執行flag = true，再執行初始化。

多線程執行時，若是後面有根據flag爲真，對初始化內容的操做。線程1先執行flag=true，還未初始化內容，線程2根據flag爲真執行了對內容的操做，就會致使異常。

while(!flag){
    sleep()
}
dosomething(context);

能夠用synchronized和look保證每一個時刻只有一個線程訪問代碼塊，至關於順序執行代碼。

4、深刻剖析volatile關鍵字

1. 保證不一樣線程對這個變量具備可見性，即一個線程修改了某個變量的值，這個新值對其餘線程是當即可見的。
2. 被volatile修飾的變量禁止指令重排序

多個線程對一個volatile修飾的值進行操做時，可能會致使原子性不一致的問題。 由於volatile只保證了可見性和有序性。

對於自增代碼

i++;

因爲該操做不是原子性，因此可能存在一個線程從內存中取出值，以後另外一個線程對該數據取值操做寫入內存。由於可見性是指讀操做，以前線程的值已經取出來了，不會變，以後操做獲得的值就是1，而不是2。

解決方法是該自增代碼加Lock或synchronized