Zoke

多线程(四) volatile关键字

lvtao
java基础多线程

发布于：2020年3月4日
次浏览

概述

volatile是Java的一个修饰符，它在多线程编程开发中保证了共享变量的可见性和有序性。相对于各种排他锁，volatile在使用和执行成本上占用资源较少。

实现原理

那么volatile如何保证可见性和有序性呢？我们写一段单例模式的java代码：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
package com.test;

public class SingletonObject {

    // 单例对象
    private static volatile SingletonObject instance;

    // 获取单例对象方法
    public static SingletonObject get(){

        if(instance == null){
            instance = new SingletonObject();
        }
        return instance;
    }

    public static void main(String[] args) {
        SingletonObject.get();
    }
}

然后用idea运行main方法并打印汇编代码，jvm参数：
-server -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly
-XX:CompileCommand=compileonly,*SingletonObject.get (只打印SingletonObject的get方法)

运行打印结果：

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
# {method} {0x0000000128e022b0} 'get' '()Lcom/test/SingletonObject;' in 'com/test/SingletonObject'
#           [sp+0x40]  (sp of caller)

  省略代码.....

  0x000000010af1fb54: movb   $0x0,(%rax,%rsi,1)
  0x000000011b6f4e58: lock addl $0x0,(%rsp)     ;*putstatic instance
                                              ; - com.test.SingletonObject::get@13 (line 12)
  省略代码.....

  0x000000010af1f701: mov    %r12b,(%r11,%r10,1)
  0x000000011b6f4a05: lock addl $0x0,(%rsp)     ;*putstatic instance
                                              ; - com.test.SingletonObject::get@13 (line 12)
  省略代码.....

我们可以看到被volatile修饰的共享变量进行写操作的时候，会比普通公共变量的读写操作多一行lock addl $0x0,(%rsp)前缀的代码，lock前缀指令有俩个作用：

  • 使用总线锁或缓存一致性协议来保证数据的可见性。
  • 不是内存屏障却能完成类似内存屏障的功能，阻止屏障两遍的指令重排序保证有序性。

总结

volatile的使用场景不是很多，常用在多线程下的状态标记量和双重检查等，也有很多地方配合CAS来实现无锁编程。因为volatile只能保证线程每次拿到的数据是最新的，对于数据的单纯查询没有任何问题(jvm自动保证基本数据类型和引用的取值赋值为原子操作，lock指令保证有序性和可见性)，但是对于i++、懒汉式单例模式等对变量操作依赖当前值的情况，就显得无能为力。

博客内容遵循 署名-非商业性使用-相同方式共享 4.0 国际 (CC BY-NC-SA 4.0) 协议

本文永久链接是：http://yoursite.com/2020/03/04/volatile%E5%85%B3%E9%94%AE%E5%AD%97/

更新于：2021年3月15日

评论