Java中的volatile關鍵字有什麼用

一、volatile作用

• 可以保證多執行緒環境下共享變數的可見性

• 透過增加記憶體屏障來防止多個指令之間的重排序

二、什麼是可見性

可見性是指當一個執行緒對於共享變數的修改，其他執行緒可以立刻看到修改之後的一個值，可見性本質上由幾個面向造成的

cpu層面的高速緩存，在cpu裡面呢設計了三級快取去解決cpu運算效率和記憶體IO效率的問題，但是它也帶來快取一致性的一個問題，而在多執行緒執行的情況下呢，快取一致性的問題就會導致可見性的問題，所以，對於增加了volatile 關鍵字的一個修飾的共享變量，jvm虛擬機會自動去增加一個#lock彙編指令，而這個指令會去根據不同的cpu型號會自動添加總線鎖或緩存鎖定

三、什麼是匯流排鎖和快取鎖定

• #匯流排鎖是鎖定cpu前端匯流排，從而去導致在同一個時刻，只能有一個執行緒和記憶體通信，這樣就避免了多執行緒並發造成的可見性問題

• #快取鎖是對匯流排鎖的最佳化，因為總線鎖導致cpu的使用效率大幅度下降，所以，快取鎖只針對於cpu三級快取中的目標資料去加鎖，而快取鎖使用MESI快取一致性協定來實現的

四、什麼是指令重排序

指令重排序指令在編寫的資料順序和執行順序是不一致的，從而在多執行緒環境下導致可見性問題，指令重排序本質上是一種效能最佳化的手段，指令重排序來自於幾個面向

• cpu層面針對於MESI協定更進一步的最佳化，去提升cpu一個利用率，他引入一個叫StoreBuffer 的一個機制，而這種最佳化機制呢，會導致cpu的亂序執行，為了避免這樣的問題，cpu提供記憶體屏障指令，上層應用可以在適當的地方去插入記憶體屏障，去避免cpu指令重排序的一個問題

• 編譯器在編譯的過程中，在不改變單線程語義和程序正確性的前提下，對指令進行合理的重排序，從而去優化整體的一個效能，所以共享變數增加了volatile關鍵字那麼編譯器層面就不會觸發編譯器的最佳化，同時在jvm裡面呢，他會插入記憶體屏障指令來避免重排序的問題

除了volatile關鍵字，從JDK5開發，JMM就使用一種Happens-Before的模型去描述多執行緒可見性的一個關係,也就是兩個操作之間具備Happens-Before關係，那麼這兩個操作具備可見性的一個關係，不需要再額外去考慮增加volatile關鍵字來提供可見性的一個保障

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