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java 并发之volatile

volatile有以下作用:

阻止重排序,保证可见性,对于单次读写保证原子性(不包括i++这种复合操作)。

下面分别予以解释。

众所周知(也许有些人不知道),编译器以及CPU会在不影响串行结果的情况下对代码进行重排序,以便加快执行速度。(比如超标量流水线计算)

这在并发执行中会造成一些问题。以单例模式的DCL写法举例:

public class Singleton{

  private Singleton(){};

  public static volatile Singleton singleton;

  public static Singleton getSingleton(){

    if(singleton == null){

      synchronized(singleton){

        if(singleton == null){

          singleton = new Singleton();

        }

      }

    }

    return singleton;

  }

}

双重检查加锁好理解,一是为了保证单一实例,而是为了减少并发开销。为什么又用了volatile了呢?

因为橙色标注的部分实际上有三步:

分配内存,初始化对象, 引用赋值。

但由于重排序的存在,有可能会先分配内存,然后赋值,最后才初始化。并发下就有可能将未初始化的对象暴露出来。这也是为什么要用volatile的原因。

jdk1.5后, volatile语义中有了happen-before关系约束。保证了对volatile对象的写操作,一定在对其后续的读操作前完成。

也就杜绝了这种重排序造成错误的情况。

另外可见性是指由于线程有自己单独的内存栈,而全局变量一般在堆内存里面,所以单个线程的更改可能不会及时同步到堆,造成改动不可见问题。

加了volatile后,每次改动都会强制刷新堆内存,及其他线程栈内存,保证了数据的最新性,也就是可见性。

原子性是对long,double这种64位变量来说,由于虚拟机是32位的,所以对其读写要分两次,用volatile约束,保证了读写的原子性。

要注意,volatile保证的原子性仅限于此。对于复合操作,如i = i + 1; i++;这种,并不保证。

所以复合操作的原子性还是要用synchronized来保证。

synchronized保证了最强的原子性,可见性。

 

java 并发之volatile