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一、volatile概念
談到volatile，理解原子性和易變性是不同的概念這一點(diǎn)很重要，volatile是輕量級(jí)的鎖，它只具備可見性，但沒有原子特性。如果你將一個(gè)域聲明為volatile，那么只要對(duì)這個(gè)域產(chǎn)生了寫操作，所有的讀操作都可以看到這個(gè)修改，即便使用了本地緩存也一樣，volatile會(huì)被立即寫入到主內(nèi)存中，而讀的操作就發(fā)生在主內(nèi)存中。在非volatile域上的原子操作不必刷新到主內(nèi)存中，所以讀操作的任務(wù)看不到這個(gè)值，如果多個(gè)任務(wù)在同時(shí)訪問某個(gè)域，那么這個(gè)域就應(yīng)該是volatile，否則這個(gè)域就應(yīng)該經(jīng)過同步來訪問，同步也會(huì)導(dǎo)致向主內(nèi)存中刷新。
使用volatile而不是synchronize的唯一安全的情況就是類中只有一個(gè)可變的域。個(gè)人認(rèn)為，第一選擇應(yīng)該是synchronize，這應(yīng)該最安全的方式 。如果并發(fā)水平不高，最好還是不要使用。
二、volatile變量的使用
在使用volatile變量時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮是否滿足下面這樣的要求：
對(duì)變量的寫入操作不依賴變量的當(dāng)前值
說白了volatile 變量不能用作線程安全計(jì)數(shù)器，類似于i++這種增量操作。增量操作符++不是原子的。這個(gè)操作分解開來看是先從堆內(nèi)存中獲得i值的副本放到緩存中，然后對(duì)副本值加1，最后再將副本值寫回到堆內(nèi)存的變量i中，是一個(gè)由讀取－修改－寫入操作序列組成的組合操作。
沒有用于其它變量的不變式條件中（lower小于upper）
/*
* volatile只保證lower與upper的最后寫入一定會(huì)被其它讀取的線程看到
* 但不能保證在lower或upper寫入時(shí)，另一個(gè)變量的值沒有發(fā)生變化
*/
private volatile int lower;
private volatile int upper;
public int getLower（） {
return lower;
}
public int getUpper（） {
return upper;
}
public void setLower（int lower） {
if （lower 》 upper）
throw new IllegalArgumentException（）;
this.lower = lower;
}
public void setUpper（int upper） {
if （upper 《 lower）
throw new IllegalArgumentException（）;
this.upper = upper;
}1234567891011121314151617181920212223242526
volatile變量就不適合用于不變性條件這種情況，以上下限為例，lower必須小于upper，這就是一種不變性條件，你可以理解為這是一種規(guī)則限制。它們都只有set與get方法，但在set方法里面加入了約束條件，這時(shí)，volatile的可見性就不能保證并發(fā)時(shí)，lower與upper之間的不變性條件（lower小于upper）一定成立了。
曾經(jīng)見到過這樣的一個(gè)面試題：
volatile 能使得一個(gè)非原子操作變成原子操作嗎？
答案是能的，在基本數(shù)據(jù)類型中l(wèi)ong和double是非原子性的，double 和 long 都是64位寬，因此對(duì)這兩種類型的讀是分為兩部分的，第一次讀取第一個(gè) 32 位，然后再讀剩下的 32 位，如果一個(gè)線程正在修改該 long 變量的值，另一個(gè)線程可能只能看到該值的一半（前 32 位）。但是將long與double加上volatile ，對(duì)變量的讀寫是原子性的
三、volatile的作用
volatile不是保護(hù)線程安全的。它保護(hù)的是變量安全。主要的功能是保護(hù)變量不被主函數(shù)和中斷函數(shù)反復(fù)修改造成讀寫錯(cuò)誤。
volatile具備兩種特性：
保證此變量對(duì)所有線程的可見性，指一條線程修改了這個(gè)變量的值，新值對(duì)于其他線程來說是可見的，但并不是多線程安全的。
禁止指令重排序優(yōu)化。
Volatile和Synchronized四個(gè)不同點(diǎn)：
1 粒度不同，后者鎖對(duì)象和類，前者針對(duì)變量
2 syn阻塞，volatile線程不阻塞
3 syn保證三大特性，volatile不保證原子性
4 syn編譯器優(yōu)化，volatile不優(yōu)化
四、Volatile變量的使用
volatile變量的讀寫對(duì)所有線程立即可見
只是讀和寫一步，復(fù)雜的運(yùn)算不能保證對(duì)其他線程可見，因?yàn)閺?fù)雜的運(yùn)算可能會(huì)被編譯成多條指令，JMM只保證，volatile變量從工作內(nèi)存寫回到主存是對(duì)其他線程可見的。先看一個(gè)具體的例子。
static volatile int i = 0;
// -XX：+PrintGC
// -XX：+PrintGCDetails
// -Xms20m
// -Xmn10m
// -Xmx20m
// -XX：+UseSerialGC
// -XX:MaxTenuringThreshold=15
// -XX：-HandlePromotionFailure
// -XX：+PrintHeapAtGC
public static void main（String［］ args） {
int a = i++;
}1234567891011121314
編譯后的指令
JMM只是能夠保證（并不一定能夠保證，但是一條字節(jié)碼的指令也是由若干機(jī)器指令完成的，但是能夠說明問題了）getstatic 和 putstatic volatile變量的時(shí)候是原子的，至于中間的一些列操作，并不能夠保證再次期間沒有其他線程對(duì)i操作生成臟數(shù)據(jù)。也就是，JMM保證get操作的值是當(dāng)前內(nèi)存中最新的，以及put之后內(nèi)存中i的對(duì)其他內(nèi)存可見。
禁止指令的重排序
這一點(diǎn)，《java并發(fā)編程的藝術(shù)》一書中講的比較詳細(xì)。
重排序分為編譯器重排序和處理器重排序。為了實(shí)現(xiàn)volatile內(nèi)存語義，JMM會(huì)分別限制這兩種類型的重排序類型。JMM針對(duì)編譯器制定的volatile重排序規(guī)則見下表。
個(gè)人總結(jié)來說，
volatile的讀下面的任何操作都不能重排序到volatile讀操作的上方，volatile上面的普通讀寫可重排序到下方。
volatile的寫上面的任何操作都不能重排序到volatile寫操作的下方，volatile下面的普通讀寫可重排序到上方。
任何兩個(gè)volatile的讀寫順序不能重排。
為了實(shí)現(xiàn)上述的volatile的內(nèi)存語義，編譯器在生成字節(jié)碼時(shí)，會(huì)在指令序列中插入內(nèi)存屏障來禁止特定類型的處理器重排序。（StoreStore等屏障的介紹見文章最后）
在每個(gè)volatile寫操作的前面插入一個(gè)StoreStore屏障。
在每個(gè)volatile寫操作的后面插入一個(gè)StoreLoad屏障。
在每個(gè)volatile讀操作的后面插入一個(gè)LoadLoad屏障。
在每個(gè)volatile讀操作的后面插入一個(gè)LoadStore屏障。
插入屏障后的效果見下圖
LoadLoad屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通讀重排序。LoadStore屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通寫重排序。
StoreStore屏障可以保證在volatile寫之前，其前面的所有普通寫操作已經(jīng)對(duì)任意處理器可見了。這是因?yàn)镾toreStore屏障將保障上面所有的普通寫在volatile寫之前刷新到主內(nèi)存。
這里比較有意思的是，volatile寫后面的StoreLoad屏障。此屏障的作用是避免volatile寫與后面可能有的volatile讀/寫操作重排序。因?yàn)榫幾g器常常無法準(zhǔn)確判斷在一個(gè)volatile寫的后面是否需要插入一個(gè)StoreLoad屏障（比如，一個(gè)volatile寫之后方法立即return）。為了保證能正確實(shí)現(xiàn)volatile的內(nèi)存語義，JMM在采取了保守策略：在每個(gè)volatile寫的后面，或者在每個(gè)volatile讀的前面插入一個(gè)StoreLoad屏障。從整體執(zhí)行效率的角度考慮，JMM最終選擇了在每個(gè)volatile寫的后面插入一個(gè)StoreLoad屏障。因?yàn)関olatile寫-讀內(nèi)存語義的常見使用模式是：一個(gè)寫線程寫volatile變量，多個(gè)讀線程讀同一個(gè)volatile變量。當(dāng)讀線程的數(shù)量大大超過寫線程時(shí)，選擇在volatile寫之后插入StoreLoad屏障將帶來可觀的執(zhí)行效率的提升。從這里可以看到JMM在實(shí)現(xiàn)上的一個(gè)特點(diǎn)：首先確保正確性，然后再去追求執(zhí)行效率。
上面這段話引自《java并發(fā)編程的藝術(shù)》一書，但是不是很明白，volatile的寫前面的所有操作都不得拍到volatile寫之后，為什么這里只加入了Store-Store屏障呢，這樣普通讀不就可以重拍到volatile寫的下方了？？？？？？
如果，volatile讀的上面還有volatile讀，因?yàn)関olatile讀下面都會(huì)插入load-load屏障，所以兩者不會(huì)重排。如果volatile讀的上面還有volatile寫，volatile寫后面加入了store-load，所以下面的volatile讀不能能與之重排序。
屏障介紹：
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