今天閒來無事跟同事小麥大叔閒聊，
SoWhat：麥叔聽說你偷偷面阿里啦，面的咋樣？
小麥大叔： 一面挺簡單的，主要問了一些基本的數據結構跟算法，還問了下 HashMap的十大常見基本問題。我都答案上來了，還問了我JDK7環，幸虧你那個HashMap環繪製的牛逼，我答的不錯就讓我準備二面了。
SoWhat:二面類？
小麥大叔：二面問了我一些JVM的問題，問我對於JVM內存模型的理解，還有GC的常見理解，最終還問了我下類加載機制，我看你之前水過這個 JVM系列，就依葫蘆畫瓢答上來了，讓我準備三面。
SoWhat：麥叔這波可以啊，三面問的啥啊？
小麥大叔：三面問了我一些CAS、Lock、AQS跟 ConcurrentHashMap 的底層實現什麼的，還問了我下線程池的七大參數跟四大拒絕策略，以及使用注意事項。我看你水過 併發編程系列，也就答上來了。
Sowhat：厲害啊這是要過的節奏阿！
小麥大叔：過個錘子，三面的這個總監最後竟然問了我下我對volatile的底層原理。你妹的你麼水，我就答了一些基本的可見性跟弱原子性，然後我感覺面試官不太滿意啊！
Sowhat：額好吧，那我抓緊再水文寫下個關於volatile的使用。
使用
volatile變量自身具有下列特性相信大家都知道：
- 可見性。對一個volatile變量的讀，總是能看到（任意線程）對這個volatile變量最後的寫入。
- 原子性：對任意單個volatile變量的讀/寫具有原子性，但類似於volatile++這種複合操作不具有原子性。
其中第二點可以理解爲把對volatile變量的單個讀/寫，看成是使用同一個鎖對這些單個讀/寫操作做了同步,就跟下面的SoWhat跟SynSoWhat功能類似哦。
class SoWhat{
volatile int i = 0; // volatile修飾的變量
public int getI(){
return i;// 單個volatile變量的讀
}
public void setI(int j){
this.i = j; // 單個volatile 變量的寫
}
public void inc(){
i++;//複合多個volatile 變量
}
}
class SynSoWhat{
int i = 0;
public synchronized int getI(){
return i;
}
public synchronized void setI(int j){
this.i = j;
}
public void inc(){ // 普通方法調用
int tmp = getI(); // 調用已同步方法
tmp = tmp + 1;//普通寫方法
setI(tmp);// 調用已同步方法
}
}
寫理解
volatile寫的內存語義如下：
當寫一個
volatile變量時，JMM會把該線程對應的本地中的共享變量值刷新到主內存。
public class VolaSemanteme {
int a = 0;
volatile boolean flag = false; // 這是重點哦
public void init() {
a = 1;
flag = true;
//.......
}
public void use() {
if (flag) {
int i = a * a;
}
//.......
}
}
線程A調用init方法，線程B調用use方法。
讀理解
volatile讀的內存語義如下：
當讀一個volatile變量時，JMM會把該線程對應的本地內存置爲
無效。線程接下來將從主內存中讀取共享變量。
public class VolaSemanteme {
int a = 0;
volatile boolean flag = false; // 這是重點哦
public void init() {
a = 1;
flag = true;
//.......
}
public void use() {
if (flag) {
int i = a * a;
}
//.......
}
}
流程圖大致是這樣的：
volatile 指令重排
volatile 變量的內存可見性是基於內存屏障（Memory Barrier）實現。關於內存屏障的具體講解以前寫過不再重複，JMM裝逼於無形這裏說過。總結來說就是JMM內部會有指令重排，並且會有af-if-serial跟happen-before的理念來保證指令重拍的正確性。內存屏障就是基於4個彙編級別的關鍵字來禁止指令重排的，其中volatile的重拍規則如下：
- 第一個爲讀操作時，第二個任何操作不可重排序到第一個前面。
- 第二個爲寫操作時，第一個任何操作不可重排序到第二個後面。
- 第一個爲寫操作時，第二個的讀寫操作也不運行重排序。
volatile寫底層實現
JMM對volatile的內存屏障插入策略
在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障。在每個volatile寫操作的後面插入一個StoreLoad屏障。
volatile 讀底層
JMM對volatile的內存屏障插入策略
在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadLoad屏障。在每個volatile讀操作的後面插入一個LoadStore屏障。
其中重點說下volatile讀後面爲什麼跟了個LoadLoad。加入我有如下代碼 AB兩個線程執行，B線程的flag獲取下面的讀被提前了。
volatile的實現原理
有volatile變量修飾的共享變量進行寫操作的時候會使用CPU提供的Lock前綴指令。在CPU級別的功能如下：
- 將當前處理器緩存行的數據寫回到系統內存
- 這個寫回內存的操作會告知在其他CPU你們拿到的變量是無效的下一次使用時候要重新共享內存拿。
我們可以通過jitwatch對簡單的代碼進行詳細的反彙編看一下。
package com.sowhat.demo;
public class VolaSemanteme {
int unvloatileVal = 0;
volatile boolean flag = false;
public void init() {
unvloatileVal = 1;
flag = true; // 第九行哦
}
public void use() {
if (flag) {
int LocalA = unvloatileVal;
if (LocalA == 0) {
throw new RuntimeException("error");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
VolaSemanteme volaSemanteme = new VolaSemanteme();
volaSemanteme.init();
volaSemanteme.use();
}
}
對普通變量的賦值操作：
對volatile變量的賦值操作。
可以對比得出，volatile 修飾的變量確實會多一個 lock addl $0x0,(%rsp) 指令。
0x0000000114ce95cb: lock addl $0x0,(%rsp) ;*putfield flag
; - com.sowhat.demo.VolaSemanteme::init@7 (line 9)