Java 并发第三篇 volatile 和 Atomic

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volatile

  • MESI 缓存一致性协议
  • volatitle 和 内存屏障

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以上两条实现了 可见性 和 有序性

volatile 变量的内存可见性是基于内存屏障(Memory Barrier)实现:

  • 内存屏障,又称内存栅栏,是一个 CPU 指令。
  • 在程序运行时,为了提高执行性能,编译器和处理器会对指令进行重排序,JMM 为了保证在不同的编译器和 CPU 上有相同的结果,通过插入特定类型的内存屏障来禁止+ 特定类型的编译器重排序和处理器重排序,插入一条内存屏障会告诉编译器和 CPU:不管什么指令都不能和这条 Memory Barrier 指令重排序。

有序性实现 volatile 的 happens-before 关系

happens-before 规则中有一条是 volatile 变量规则:对一个 volatile 域的写,happens-before 于任意后续对这个 volatile 域的读。

//假设线程A执行writer方法,线程B执行reader方法
class VolatileExample {
    int a = 0;
    volatile boolean flag = false;
    
    public void writer() {
        a = 1;              // 1 线程A修改共享变量
        flag = true;        // 2 线程A写volatile变量
    } 
    
    public void reader() {
        if (flag) {         // 3 线程B读同一个volatile变量
        int i = a;          // 4 线程B读共享变量
        ……
        }
    }
}

根据 happens-before 规则,上面过程会建立 3 类 happens-before 关系。

  • 根据程序次序规则:1 happens-before 2 且 3 happens-before 4。
  • 根据 volatile 规则:2 happens-before 3。
  • 根据 happens-before 的传递性规则:1 happens-before 4。

因为以上规则,当线程 A 将 volatile 变量 flag 更改为 true 后,线程 B 能够迅速感知。

CAS

compare and swap

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