Java中volatile如何保证long和double的原子性操作

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关键字volatile的主要作用是使变量在多个线程间可见，但无法保证原子性，对于多个线程访问同一个实例变量需要加锁进行同步。

package org.fool.java.concurrent.volatiletest;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class VolatileTest1 {

    private static volatile int count = 0;

    private static void addCount() {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            count++;
        }

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " count = " + count);
    }

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executor.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    VolatileTest1.addCount();
                }
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

Note:

addCount()方法没有加synchronized

Console Output

预期结果应该是10000，尽管count被volatile修饰，保证了可见性，但是count++并不是一个原子性操作，它被拆分为load、use、assign三步，而这三步在多线程环境中，use和assgin是多次出现的，但这操作是非原子性的，也就是在read和load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，也就是私有内存和公有内存中的变量不同步，所以计算出来的值和预期不一样，就产生了线程安全的问题，所以需要用synchronized进行加锁同步

 

addCount()方法用synchronized进行加锁同步

Console Output 

结果10000与预期一致 

 

所以volatile只能保证可见性不能保证原子性，但用volatile修饰long和double可以保证其操作原子性。

所以从Oracle Java Spec里面可以看到：

• 对于64位的long和double，如果没有被volatile修饰，那么对其操作可以不是原子的。在操作的时候，可以分成两步，每次对32位操作。
• 如果使用volatile修饰long和double，那么其读写都是原子操作
• 对于64位的引用地址的读写，都是原子操作
• 在实现JVM时，可以自由选择是否把读写long和double作为原子操作
• 推荐JVM实现为原子操作 

Reference

http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-17.html#jls-17.7

http://www.cnblogs.com/louiswong/p/5951895.html

http://ifeve.com/volatile/

http://www.infoq.com/cn/articles/java-memory-model-4/