volatile关键字是什么？( 三 ) _经验知识

String config = initConfig();// 1
volatile boolean inited = true; // 2
// 线程2
while(!inited){
sleep();
}
doSomeThingWithConfig(config);
之前说这个例子提到有可能语句2会在语句1之前执行。那么就可能导致执行 doSomThingWithConfig() 方法时就会导致出错。
这里如果用 volatile 关键字对 inited 变量进行修饰。则可以保证在执行语句 2 时。必定能保证 config 已经初始化完毕。
volatile 应用场景
synchronized 关键字是防止多个线程同时执行一段代码。那么就会很影响程序执行效率。而 volatile 关键字在某些情况下性能要优于 synchronized 。但是要注意 volatile 关键字是无法替代 synchronized 关键字的。因为 volatile 关键字无法保证操作的原子性。通常来说。使用 volatile 必须具备以下三个条件：
对变量的写入操作不依赖变量的当前值。或者能确保只有单个线程更新变量的值
该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件中
在访问变量时不需要加锁
上面的三个条件只需要保证是原子性操作。才能保证使用 volatile 关键字的程序在高并发时能够正确执行。建议不要将 volatile 用在 getAndOperate 场合。仅仅 set 或者 get 的场景是适合 volatile 的。
常用的两个场景是：
状态标记量
volatile boolean flag = false;
while (!flag) {
doSomething();
}
public void setFlag () {
flag = true;
}
volatile boolean inited = false;
// 线程 1
context = loadContext();
inited = true;
// 线程 2
while (!inited) {
sleep();
}
doSomethingwithconfig(context);
DCL 双重校验锁-单例模式
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance = null;
private Singleton() {
}
/**
* 当第一次调用getInstance()方法时。instance为空。同步操作。保证多线程实例唯一
* 当第一次后调用getInstance()方法时。instance不为空。不进入同步代码块。减少了不必要的同步
*/
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
使用 volatile 的原因在上面解释重排序时已经讲过了。主要在于 instance = new Singleton() 。这并非是一个原子操作。在 JVM 中这句话做了三件事情：
给 instance分配内存
调用 Singleton 的构造函数来初始化成员变量
将 instance 对象指向分配的内存库存空间（执行完这步 instance 就为非 null 了）
但是 JVM 即时编译器中存在指令重排序的优化。也就是说上面的第二步和第三步顺序是不能保证的。最终的执行顺序可能是 1-2-3 。也可能是 1-3-2 。如果是后者。线程 1 在执行完 3 之后。2 之前。被线程 2 抢占。这时 instance 已经是非 null（但是并没有进行初始化）。所以线程 2 返回 instance 使用就会报空指针异常。
volatile 特性是如何实现的呢？
前面讲述了关于 volatile 关键字的一些使用。下面我们来探讨一下 volatile 到底如何保证可见性和禁止指令重排序的。
在《深入理解Java虚拟机》这本书中说道：
观察加入volatile关键字和没有加入 volatile 关键字时所生成的汇编代码发现。加入 volatile 关键字时。会多出一个 lock 前缀指令。
接下来举个栗子：
volatile 的 Integer 自增（i++）。其实要分成 3 步：
读取 volatile 变量值到 local
增加变量的值
把 local 的值写回。让其它的线程可见
这 3 步的 JVM 指令为：
mov0xc(%r10),%r8d ; Load
inc%r8d; Increment
mov%r8d,0xc(%r10) ; Store
lock addl $0x0,(%rsp) ; StoreLoad Barrier
lock 前缀指令实际上相当于一个内存屏障（也叫内存栅栏）。内存屏障会提供 3 个功能：
它确保指令重排序时不会把其后面的指令排到内存屏障之前的位置。也不会把前面的指令排到内存屏障的后面；即在执行到内存屏障这句指令时。在它前面的操作已经全部完成（满足禁止重排序）
它会强制将对缓存的修改操作立即写入主存（满足可见性）
如果是写操作。它会导致其他 CPU 中对应的缓存行无效（满足可见性）
volatile 变量规则是 happens-before(先行发生原则)中的一种：对一个变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。（该特性可以很好解释 DCL 双重检查锁单例模式为什么使用 volatile 关键字来修饰能保证并发安全性）
总结

volatile关键字是什么？( 三 )

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