volatile关键字
bkpp976 人气:01.volatile实现可见性的原理是什么?
有volatile
变量修饰的共享变量进行写操作的时候汇编代码会多出一个Lock
前缀指令。
在该指令下,多核处理器会引发两件事:
- 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存
- 这个写回内存的操作会使在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效
这里需要简单了解CPU缓存一致性问题:多核处理器环境下,每个CPU都有自己的缓存行,缓存了内存中的数据,要维护多个CPU中缓存的数据一致性,就需要解决两个问题:
- 一是写传播(某个CPU里的cache数据更新时,需要传播到其他CPU的cache中);
- 二是事务的串行化执行(在某个CPU里对数据的修改,在其他CPU中看起来顺序是一样的,也就是要引入近似[锁]的概念,保证同一时刻只有一个CPU可以对数据做修改);
写传播是通过[总线嗅探]完成的:通过总线把修改数据的事件广播通知给其他所有的核心,每个CPU核心都会监听总线上的广播事件,并检查是否有相同的数据在自己的Cache
里面;而事务的串行化则通过[MESI协议]来完成。
MESI
(Modified(已修改)、Exclusive
(独占)、Shared
(共享)、Ivalidated
(已失效))协议中,如果要修改一个共享数据,不能直接修改,要先向其他CPU广播一个请求,把其他CPU cache中对应的数据状态改为Invalidated
;以后其他CPU在读取标记为Invalidated
的数据时,需要强制从内存中读取数据。
2.演示volatile的可见性
public class VolatileDemo { static int flag = 1; // 定义一个共享变量 public static void main(String[] args) { // 两个线程,一个线程负责读取flag的值,另一个线程负责修改flag的值 new Thread(){ int localflag = flag; @Override public void run() { while(true){ //flag被修改后就跟localflag不一样了 if(localflag!=flag){ System.out.println("读到了flag修改后的值:"+ flag); //把读到的值赋值给本地变量 localflag = flag; } } } }.start(); new Thread(){ int localflag = flag; @Override public void run() { while (true){ //一直对flag的值进行修改 System.out.println("对flag的值进行修改:"+ ++localflag); flag = localflag; //休眠一秒更好地观察结果 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }.start(); } }
可以看到另一个线程并不能及时读取到被修改的值。
共享变量用volatile修饰后:
public class VolatileDemo { static volatile int flag = 1; public static void main(String[] args) { // 两个线程,一个线程负责读取flag的值,另一个线程负责修改flag的值 new Thread(){ int localflag = flag; @Override public void run() { while(true){ //flag被修改后就跟localflag不一样了 if(localflag!=flag){ System.out.println("读到了flag修改后的值:"+ flag); //把读到的值赋值给本地变量 localflag = flag; } } } }.start(); new Thread(){ int localflag = flag; @Override public void run() { while (true){ //一直对flag的值进行修改 System.out.println("对flag的值进行修改:"+ ++localflag); flag = localflag; //休眠一秒更好地观察结果 try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }.start(); } }
可以看到用volatile
修饰后,每次另一个线程总能读取到修改后的值。
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