java中的volatile关键字

volatile修饰的变量具有两个性质：线程可见性，禁止重排序。

一、测试volatile的多线程可见性

1.volatile的多线程可见性测试：

public class TestVolatile{
    //while是否循环的标志（注：不加volatile时多线程不可见）
    /*volatile*/ boolean running = true;
	void m(){
        //线程启动输出
        System.out.println("m start");
        //running值未变为false就会一直循环（看在主线程修改running值后，其他线程是否会跳出循环（是否可见），测试时线程结束的标志！）
        while(running){
        }
        //如果跳出循环输出
        System.out.println("m stop");
    }
    
    public static void main(String[] args){
        TestVolatile t = new TestVolatile();
        //启动线程，执行m方法，线程名为“t1”
        new Thread(t::m,"t1").start();
        try{
            //主线程暂停1秒（目的：看1秒后是否能使"t1"跳出循环）
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        }catch(InterruptedException e){
            e.printStackTrace();
        }
        //把running值变为false，看能否呗“t1”看到
        t.running = false;
    }
}

2.测试方法及结论：

• 先注释掉volatile，发现不会输出“m stop”，此时说明running变量多线程不可见。

• 解开注释volatile，发现会输出“m stop”，此时说明volatile修饰的running变量多线程可见。

3.原理图:

不加volatile时的流程图；

二、禁止重排序

在指令中间加内存屏障，来禁止重排序。

hotspot中实现：

lock作用：用于在多处理器中执行指令时对共享内存的独占使用。（直接锁住的总线，让其他线程不能访问）

它的作用是能够将当前处理器对应缓存的内存刷新到新内存，并使其他处理器对应的缓存失效。另外还提供了有序的指令无法越过这个内存屏障的作用。

拓展：：

jvm级别的内存屏障

1.JSR内存屏障（Load:读，Store：写）

• LoadLoad屏障
  对于这样的语句Load1;LoadLoad;Load2;
  在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。

• StoreStore屏障

  对于这样的语句Store1;StoreStore;Store2;
  在Store2及后续写入操作执行前，保证Store1的写入操作对其他处理器可见。

• LoadStore屏障

  对于这样的语句Load1;LoadStore;Store2;
  在Store2及后续写入操作被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。

• StoreLoad屏障

  对于这样的语句Store1;StoreLoad;Load2;
  在Load2及后续所有读取操作执行前，保证Store1的写入操作对其他处理器可见。

2.jvm规范要求的屏障(根据JSR内存屏障)：

3.JVM 规定重排序必须遵守的规则(happen-before原则)

顺带一说：

as if serial（看起来是顺序执行的）：不管如何重排序，单线程执行结果不会改变。

e.g. a=1;b=2;不管怎么重排，都对结果没影响。

x86 CPU内存屏障

自己的汇编指令直接就带内存屏障。

sfence：在sfence指令前的写操作当必须在sfence指令后的写操作前完成。

lfence：在lfence指令前的读操作当必须在lfence指令后的读操作前完成。

mfence：在mfence指令前的读写操作当必须在mfence指令后的读写操作前完成。

美团50w的面试题：DCL单例(双重检查锁)要不要加volatile？

是需要的，回答此问题的前提基础：

• 1.CPU指令的乱序执行
  乱序执行：后面的语句先执行。
  CPU在进行读等待的同时执行指令，是CPU乱序的根源。乱序执行是为了提高效率。

• 2.对象创建的过程
  创建对象的汇编码:

第1条 new：申请一块内存空间，m的值为默认值(0) ——> 半初始化状态
第2条 invokespecial :调用init这个特殊方法给m赋值8

第3条 astore_1：建立关联。（t对象的引用，此时t ! = null）

问题的答案：要加volatile，因为指令的执行可能会重排序，先建立关联而后赋值。此时其他线程可能会读取倒该线程半初始化的对象，此时哪个线程会读取到m=0，就会出现问题（此种情况发生的可能性极低）。此时加volatile关键字可以禁止指令的重排序。