volatile，可见性，有序性

volatile,可见性，有序性

volatile的特性

• 可见性：对一个volatile变量的读，总能获取其余任意线程对该变量最后的写入。
• 有序性：JMM会限制volatile变量相关的编译器重排序和处理器重排序。

内存语义的的实现

1.可见性的实现基于volatile的读取，写入两个操做的内存语义。

• volatile写的内存语义：当写入一个volatile变量的时候，JMM将线程工做内存中的该变量的值刷新到主内存。
• volatile读的内存语义：当读取一个volatile变量的时候，JMM首先将该线程工做内存中的这个变量设置为无效，迫使该线程从新从主内存获取最新的有效值。
• 二者结合起来，就实现了，volatile变量的可见性，由于一个线程去读取volatile变量的时候获取的确定是最新的值。

2.有序性的实现基于JMM针对编译器制定的volatile重排序表

可否重排序	-	第二个操做	-
第一个操做	普通读/写	volatile读	volatile写
普通读/写			NO
volatile读	NO	NO	NO
volatile写		NO	NO

3.最核心的部分仍是内存屏障的使用，内存屏障实现了volatile读写的内存语义，也实现了重排序表

理解JMM如何实现volatile的两层内存语义的关键是==内存屏障==。volatile的两层内存语义都是使用内存屏障来实现的。

首先，对4中内存屏障的介绍： 内存屏障用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题。

• LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后续读取操做要读取的数据被访问前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
• StoreStore屏障：对于这样的语句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后续写入操做执行前，保证Store1的写入操做对其它处理器可见。
• LoadStore屏障：对于这样的语句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后续写入操做被刷出前，保证Load1要读取的数据被读取完毕。
• StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后续全部读取操做执行前，保证Store1的写入对全部处理器可见。它的开销是四种屏障中最大的。 在大多数处理器的实现中，这个屏障是个万能屏障，兼具其它三种内存屏障的功能。

再看看JMM内存屏障的插入策略

• volatile写操做前面插入一个StoreStore屏障

对比StoreStore屏障的定义，这里的volatile写是那个Store2,该屏障保证在volatile写执行以前，Store1的写入操做对其余处理器可见，那么能够得出，该屏障不只保证了Store1已经执行完毕（有序性），也保证了可见性。

• 每一个volatile写操做的后面插入一个StoreLoad屏障

对比StoreLoad屏障的定义，这里的volatile写是那个Store1,该屏障也保证了有序性和可见性。其余都是相似的。

• 每一个volatile读操做后面插入一个LoadLoad屏障。
• 每一个volatile读操做后面插入一个LoadStore屏障。

4.从CPU的角度，看看可见性如何实现

//假设有个volatile变量instance,对其进行写操做
instance = new Singleton();

在X86处理器下看看其对应的汇编代码的一部分：

lock add1 $0*0

lock前缀的指令在多核处理器下引起了两件事：

• 当前处理器缓存行的数据写回系统内存
• 使其余处理器缓存行中缓存的该内存地址的数据无效