volatile内存语义

文章目录

  • volatile写的内存语义
  • volatile读的内存语义:
  • volatile内存语义的实现原理
  • volatile禁止重排序规则
  • volatile禁止重排序场景
  • 有序性案例分析
    • 案例描述
    • 错误代码:
    • 如何纠正:
    • 纠正后


volatile写的内存语义

  • 当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。

volatile读的内存语义:

  • 当读一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存置为无效,线程接下来将从主内存中读取共享变量。

volatile内存语义的实现原理

JMM属于语言级的内存模型,它确保在不同的编译器和不同的处理器平台之上,通过禁止特定类型的编译器重排序和处理器重排序,为程序员提供一致的内存可见性保证。

volatile禁止重排序规则

为了实现volatile的内存语义,JMM会限制编译器重排序,JMM针对编译器制定了volatile重排序规则表。

volatile禁止重排序场景

  1. 当第二个操作是volatile写时,不管第一个操作是什么,都不能重排序。
  2. 当第一个操作是volatile读时,不管第二个操作是什么,都不能重排序。
  3. 当第一个操作是volatile写,第二个操作是volatile读时,不能重排序。

有序性案例分析

案例描述

假设我们有一个共享变量count,它被多个线程同时访问和修改。为了避免线程安全问题,我们可以使用volatile关键字来确保变量的可见性和有序性。

错误代码:

public class SharedCount {  
    private volatile int count = 0;  
  
    public void increment() {  
        count++;  
    }  
  
    public int getCount() {  
        return count;  
    }  
}

在上面的代码中,我们使用volatile关键字来修饰变量count。这确保了当一个线程修改了count的值后,其他线程能够立即看到更新后的值。此外,volatile关键字还确保了内存屏障的插入,以确保指令的重排序不会影响到变量的可见性。

如果我们没有使用volatile关键字修饰count变量,那么可能会遇到线程安全问题。例如,当一个线程修改了count的值后,其他线程可能仍然看到旧的值,因为它们可能缓存了该变量的副本。此外,由于没有内存屏障的插入,指令的重排序可能导致不可预期的结果。

如何纠正:

为了纠正上述错误代码,我们可以使用volatile关键字来修饰count变量。这样,当一个线程修改了count的值后,其他线程能够立即看到更新后的值,并且由于内存屏障的插入,指令的重排序不会影响到变量的可见性。

纠正后

public class SharedCount {  
    private volatile int count = 0;  // 使用volatile关键字修饰count变量  
  
    public void increment() {  
        count++;  // 每次修改count时都会强制从主内存中读取最新值,并刷新到本地缓存中  
    }  
  
    public int getCount() {  
        return count;  // 每次读取count时都会从主内存中读取最新值,而不是从本地缓存中读取旧值  
    }  
}

通过使用volatile关键字,我们可以确保count变量的可见性和有序性,从而避免线程安全问题。

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