java并发编程之volatile详解

引言：

在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要的角色，volatile是轻量级的synchronized，它在多线程开发中保证了共享变量的“可见性”，可见性的意思是当一个线程修改了一个共享变量时，其他的线程能读到这个修改的值。在某些情况下，volatile比synchronized的开销要更小。

volatile的官方定义：

java编程语言允许线程访问共享变量，为了确保共享变量能被准确和一致的更新，线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量。java语言提供了volatile，在某些情况下比锁更方便。如果一个字段被声明成volatile，java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。

为什么要使用volatile？

volatile在使用恰当的时候，它比synchronized的使用和执行成本会更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。

实现原理：

有volatile变量修饰的共享变量在进行写操作的时候会多出一行带有lock前缀的汇编代码，lock前缀的指令在多核处理器下会引发两件事情：

1、将当前处理器缓存行的数据写回到系统内存；

2、这个写回内存的操作会引起在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效；

处理器为了提高处理速度，不直接和内存进行通信，而是先将系统内存的数据读到线程内部缓存后再进行操作，但操作完成后不知道什么时候会写回到内存，如果对声明了volatile的变量进行写操作，jvm就会向处理器发送一条lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是即使写回到内存中，如果其他处理器缓存的值还是旧的，再执行计算操作还是会有问题，所以在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置为无效状态，当处理器要对这个数据进行修改操作的时候，会强制重新从系统内存中把数据读到当前处理器缓存里。