Wozu dient das Schlüsselwort volatile in Java?

1. Die Rolle von volatile

• kann die Sichtbarkeit gemeinsamer Variablen in einer Multithread-Umgebung sicherstellen

#🎜🎜 ##🎜🎜 #Verhindern Sie die Neuordnung zwischen mehreren Anweisungen durch Hinzufügen von Speicherbarrieren.
2. Was ist Sichtbarkeit? Wenn ein Thread eine gemeinsam genutzte Variable ändert, können andere Threads den geänderten Wert sofort sehen. Die Sichtbarkeit wird im Wesentlichen durch mehrere Aspekte verursacht Der Cache ist in der CPU so konzipiert, dass er das Problem der CPU-Recheneffizienz und der Speicher-E/A-Effizienz löst, aber auch ein Problem der Cache-Konsistenz mit sich bringt. Bei Multithread-Ausführung führt die Konsistenz des Caches zu Sichtbarkeitsproblemen Daher fügt die virtuelle JVM-Maschine für eine geänderte gemeinsam genutzte Variable mit dem hinzugefügten Schlüsselwort volatile automatisch eine #lock-Assembly-Anweisung hinzu, und diese Anweisung wird abhängig vom CPU-Modell bus lock oder <code>cache lock werden automatisch hinzugefügt

3. Was sind Bussperren und Cachesperren

#🎜 🎜#

Die Bussperre sperrt den Front-Side-Bus der CPU, sodass nur ein Thread gleichzeitig mit dem Speicher kommunizieren kann, wodurch Sichtbarkeitsprobleme durch Multithread-Parallelität vermieden werden#🎜🎜 #

#🎜🎜 #Die Cache-Sperre ist eine Optimierung der Bus-Sperre. Da die CPU-Nutzungseffizienz erheblich sinkt, zielt die Cache-Sperre nur auf die Zieldaten im Cache der dritten Ebene ab. Zum Sperren wird die Cache-Sperre verwendet das MESI-Cache-Konsistenzprotokoll

volatile关键字的一个修饰的共享变量，jvm虚拟机会自动去增加一个#lock汇编指令，而这个指令会去根据不同的cpu型号会自动添加总线锁或者缓存锁

三、什么是总线锁和缓存锁

• 总线锁是锁定cpu前端总线，从而去导致在同一个时刻，只能有一个线程和内存通信，这样就避免了多线程并发造成的可见性问题

• 缓存锁是对总线锁的一个优化，因为总线锁导致cpu的使用效率大幅度下降，所以，缓存锁只针对于cpu三级缓存中的目标数据去加锁，而缓存锁使用MESI缓存一致性协议来实现的

四、什么是指令重排序

指令重排序指令在编写的数据顺序和执行顺序是不一致的，从而在多线程环境下导致可见性问题，指令重排序本质上是一种性能优化的手段，指令重排序来自于几个方面

• cpu层面针对于MESI协议更进一步的优化，去提升cpu一个利用率，他引入一个叫StoreBuffer的一个机制，而这种优化机制呢，会导致cpu的乱序执行，为了避免这样的问题，cpu提供内存屏障指令，上层应用可以在合适的地方去插入内存屏障，去避免cpu指令重排序的一个问题

• 编译器在编译的过程中，在不改变单线程语义和程序正确性的前提下，对指令进行合理的重排序，从而去优化整体的一个性能，所以共享变量增加了volatile关键字那么 编译器层面就不会触发编译器的优化，同时在jvm里面呢，他会插入内存屏障指令来避免重排序的问题

除了volatile关键字，从JDK5开发，JMM就使用一种Happens-Before的模型去描述多线程可见性的一个关系,也就是两个操作之间具备Happens-Before关系，那么这两个操作具备可见性的一个关系，不需要再额外去考虑增加volatile

4. Was ist Befehlsneuordnung#🎜🎜##🎜🎜#Befehlsneuordnung Die Reihenfolge der geschriebenen Daten und die Reihenfolge der Ausführung von Anweisungen sind Inkonsistent, was zu Sichtbarkeitsproblemen in einer Multithread-Umgebung führt. Die Neuordnung von Anweisungen erfolgt im Wesentlichen aus mehreren Aspekten Optimiert das MESI-Protokoll, um die CPU-Auslastung zu verbessern. Es führt einen sogenannten StoreBuffer-Mechanismus ein, und dieser Optimierungsmechanismus führt dazu, dass die CPU nicht in der richtigen Reihenfolge ausgeführt wird Um solche Probleme zu vermeiden, stellt die CPU Speicherbarrierenanweisungen bereit. Anwendungen der oberen Ebene können Speicherbarrieren an geeigneten Stellen einfügen, um das Problem der Neuordnung von CPU-Anweisungen zu vermeiden Im Prozess ordnet der Compiler die Anweisungen rational neu, ohne die Single-Thread-Semantik und die Programmkorrektheit zu ändern, wodurch die Gesamtleistung von A optimiert wird. Daher fügt die gemeinsam genutzte Variable das Schlüsselwort volatile hinzu, sodass die Compilerebene keine Optimierung auslöst Gleichzeitig werden im JVM Anweisungen zur Speicherbarriere eingefügt, um Neuordnungsprobleme zu vermeiden. Mit dem Schlüsselwort code> verwendet JMM ein Happens-Before-Modell, um aus JDK5 eine Beziehung zu entwickeln, die die Sichtbarkeit mehrerer Threads beschreibt, d. h. zwischen zwei Vorgängen besteht eine Happens-Before-Beziehung . Dann haben diese beiden Vorgänge eine Sichtbarkeitsbeziehung und es besteht keine Notwendigkeit, das Hinzufügen des Schlüsselworts volatile in Betracht zu ziehen, um eine Garantie für die Sichtbarkeit zu bieten#🎜🎜#

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