首先,说一下,翻了一下Java编程思想,在第680页,对原子性、可变性的描述。有兴趣,可以翻一番 thinking in Java
做了以下总结:
1、volatile概念
volatile是java虚拟机提供的轻量级同步机制
volatile三个特性:
- 保证可见性
-
不保证原子性
- 禁止指令重排
2、volatile禁止指令重排
(1)指令重排有序性:
计算机在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会做指令重排,一般分为以下三种:
单线程环境里面确保程序最终执行结果和代码顺序执行结果一致。
处理器在进行指令重排序时必须考虑指令之间的数据依赖性
多线程环境中线程交替执行,由于编译器指令重排的存在,两个线程使用的变量能否保证一致性是无法确认的,结果无法预测。
指令重排案例分析one:
public void mySort() {
int x = 11; // 语句1
int y = 12; // 语句2
x = x + 5; // 语句3
y = x * x; // 语句4
}
// 指令重排之后,代码执行顺序有可能是以下几种可能?
// 语句1 -> 语句2 -> 语句3 -> 语句4
// 语句1 -> 语句3 -> 语句2 -> 语句4
// 语句2 -> 语句1 -> 语句3 -> 语句4
// 问题:请问语句4可以重排后变为第1条吗?
// 不能,因为处理器在指令重排时必须考虑指令之间数据依赖性。
(2)禁止指令重排底层原理:
volatile实现禁止指令重排优化,从而避免多线程环境下程序出现乱序执行的现象。
先了解下概念,内存屏障(Memory Barrier)又称内存栅栏,是一个CPU指令,它的作用有两个:
保证特定操作执行的顺序性;
保证某些变量的内存可见性(利用该特性实现volatile内存可见性)
volatile实现禁止指令重排优化底层原理:
由于编译器和处理器都能执行指令重排优化。如果在指令间插入一条Memory Barrier则会告诉编译器和CPU,不管什么指令都不能和这条Memory Barrier指令重排,也就是说通过插入内存屏障,就能禁止在内存屏障前后的指令执行重排优化。内存屏障另外一个作用就是强制刷出各种CPU的缓存数据,因此任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本。
左边:写操作场景:先LoadStore指令,后LoadLoad指令。
右边:读操作场景:先LoadLoad指令,后LoadStore指令。
3、volatile使用场景
1)饿汉式单例模式的写法:线程安全
2)懒汉式单例模式的写法:非线程安全
3)双检锁单例模式的写法:线程安全
单例模式(DCL-Double Check Lock双端检锁机制)
如果此时你也把volatile禁止指令重排底层原理也解释清楚了,面试官可能会接着问你,你知道volatile使用场景吗?
单例模式(DCL-Double Check Lock双端检锁机制)就是它的使用场景