谈谈你对volatile 关键字作用和原理的理解
liebian365 2025-01-04 21:17 21 浏览 0 评论
一位6年工作经验的小伙伴，在某里二面的时候被问到“volatile”关键字。然后，就没有然后了…
同样，还有一位4年的小伙伴，去某团面试也被问到“volatile 关键字“。然后，也没有然后了…
volatile关键字是Java并发编程中的一个重要的关键字，这个问题确实问得比较底层了。难道大厂现在都这么卷了吗？那今天呢，我给大家分享一下我的理解，希望能够帮助到大家。
1、volatile的作用
volatile 关键字呢，有两个作用：
第1个，是可以保证在多线程环境下共享变量的可见性。
第2个，是可以屏蔽在多线程环境下CPU的指令重排。
下面，我给大家详细介绍一下可见性和屏蔽指令重排以及volatile的工作原理。
2、原理分析
先来看变量的可见性，简单来说，就是指当某一个线程对共享变量的修改，其他线程可以立刻看到修改之后的值。其实这个可见性问题，我认为本质上是由以下两个方面造成的。
首先是，CPU的高速缓存。在 CPU 里面设计了三级缓存去解决 CPU 运算效率和内存 IO 效率问题，但是有带来了缓存的一致性问题，而在多线程并行执行的情况下，缓存一致性就会导致可见性问题。
所以，对于增加了 volatile 关键字修饰的共享变量，JVM 虚拟机会自动增加一个#Lock 汇编指令，这个指令会根据 CPU 型号自动添加总线锁或/缓存锁。
我简单介绍一下这两种锁：
总线锁是锁定了 CPU 的前端总线，从而导致在同一时刻只能有一个线程去和内存通信，这样就避免了多线程并发造成的可见性。
缓存锁是对总线锁的优化，因为总线锁导致了 CPU 的使用效率大幅度下降，所以缓存锁只针对 CPU 三级缓存中的目标数据加锁，缓存锁是使用 MESI 缓存一致性来实现的。
然后，就是屏蔽指令重排，就是指屏蔽CPU指令重排序。意思是在多线程环境下，CPU指令的编写顺序和执行顺序不一致，从而导致可见性问题，为了提升 CPU 的利用率，CPU引入了StoreBuffer 机制，而这一种优化机制会导致 CPU 的乱序执行。当然为了避免这样的问题，CPU 提供了内存屏障指令，上层应用可以在合适的地方插入内存屏障来避免 CPU 指令重排序问题。而volatile就是通过设置内存屏障来禁止指令重排。
volatile内存屏障实现原理主要从以下两个方面来分析：
第1个是：volatile会在变量写操作的前后加入两个内存屏障，来保证前面的写指令和后面的读指令是有序的，如图所示：
第2个是：volatile在变量的读操作后面插入两个指令，禁止后面的读指令和写指令重排序。，如图所示：
volatile其实可以看作是轻量级的synchronized，虽然说volatile不能保证原子性，但是如果在多线程下的操作本身就是原子性操作（例如赋值操作），那么使用volatile会优于synchronized。以上就是我对volatile 关键字的理解。
并发编程是每个程序员必须要掌握好的领域，它里面涵盖的设计思想、和并发问题的解决思路、以及作为一个并发工具，都是非常值得深度研究的。
我是被编程耽误的文艺Tom，如果我的分享对你有帮助，请动动手指分享给更多的人。关注我，面试不再难！
最后，7/8/9月份资料文档已整理，包含如下↓（还在持续更新中！）：
①100道最新大厂经典面试题解析资料文档！
②15万+字Java面试题解析和配套答案！
③从应届生到高级开发都适用的简历模板！
④从入门到精通的架构师学习路线图！
⑤还有各种技术流程图，路径图！
有需要的 Si 我 “666”拿！
- 上一篇：C++中的volatile关键字
- 下一篇：深入理解 volatile 关键字
相关推荐
- 精品博文嵌入式6410中蓝牙的使用
-
BluetoothUSB适配器拥有一个BluetoothCSR芯片组，并使用USB传输器来传输HCI数据分组。因此，LinuxUSB层、BlueZUSB传输器驱动程序以及B...
- win10跟这台计算机连接的前一个usb设备工作不正常怎么办?
-
前几天小编闲来无事就跑到网站底下查看粉丝朋友给小编我留言询问的问题，还真的就给小编看到一个问题，那就是win10跟这台计算机连接的一个usb设备运行不正常怎么办，其实这个问题的解决方法时十分简单的，接...
- 制作成本上千元的键盘，厉害在哪?
-
这是稚晖君亲自写的开源资料！下方超长超详细教程预警！！全文导航：项目简介、项目原理说明、硬件说明、软件说明项目简介瀚文智能键盘是一把我为自己设计的——多功能、模块化机械键盘。键盘使用模块化设计。左侧的...
- E-Marker芯片，USB数据线的“性能中枢”?
-
根据线缆行业的研究数据，在2019年搭载Type-C接口的设备出货量已达到20亿台，其中80%的笔记本电脑和台式电脑采用Type-C接口，50%的智能手机和平板电脑也使用Type-C接口。我们都知道，...
- ZQWL-USBCANFD二次开发通讯协议V1.04
-
修订历史：1.功能介绍1.1型号说明本文档适用以下型号： ZQWL-CAN(FD)系列产品，USB通讯采用CDC类实现，可以在PC机上虚拟出一个串口，串口参数N,8,1格式，波特率可以根据需要设置（...
- win10系统无法识别usb设备怎么办（win10不能识别usb）
-
从驱动入手，那么win10系统无法识别usb设备怎么办呢?今天就为大家分享win10系统无法识别usb设备的解决方法。1、右键选择设备管理器，如图： 2、点击更新驱动程序，如图： 3、选择浏览...
- 微软七月Win8.1可选补丁有内涵，含大量修复
-
IT之家（www.ithome.com）：微软七月Win8.1可选补丁有内涵，含大量修复昨日，微软如期为Win7、Win8.1发布7月份安全更新，累计为6枚安全补丁，分别修复总计29枚安全漏洞，其中2...
- 如何从零开始做一个 USB 键盘?（怎么制作usb）
-
分两种情况：1、做一个真正的USB键盘，这种设计基本上不涉及大量的软件编码。2、做一个模拟的USB键盘，实际上可以没有按键功能，这种的需要考虑大量的软件编码，实际上是一个单片机。第一种设计：买现成的U...
- 电脑识别U盘失败?5个实用小技巧，让你轻松搞定USB识别难题
-
电脑识别U盘失败？5个实用小技巧，让你轻松搞定USB识别难题注意：有些方法会清除USB设备里的数据，请谨慎操作，如果不想丢失数据，可以先连接到其他电脑，看能否将数据复制出来，或者用一些数据恢复软件去扫...
- 未知usb设备设备描述符请求失败怎么解决
-
出现未知daousb设备设备描述符请求失du败解决办zhi法如下：1、按下Windows+R打开【运行】；2、在版本运行的权限输入框中输入：services.msc按下回车键打开【服务】；2、在服务...
- 读《飘》47章20（飘每章概括）
-
AndAhwouldn'tleaveMissEllen'sgrandchildrenfornotrashystep-patobringup,never.Here,Ah...
- 英翻中 消失的过去 37（消失的英文怎么说?）
-
翻译（三十七）：消失的过去/茱迪o皮考特VanishingActs/JodiPicoult”我能做什么？“直到听到了狄利亚轻柔的声音，我才意识到她已经在厨房里站了好一会儿了。当她说话的时候，...
- RabbitMQ 延迟消息实战（rabbitmq如何保证消息不被重复消费）
-
现实生活中有一些场景需要延迟或在特定时间发送消息，例如智能热水器需要30分钟后打开，未支付的订单或发送短信、电子邮件和推送通知下午2:00开始的促销活动。RabbitMQ本身没有直接支持延迟...
- Java对象拷贝原理剖析及最佳实践（java对象拷贝方法）
-
作者：宁海翔1前言对象拷贝，是我们在开发过程中，绕不开的过程，既存在于Po、Dto、Do、Vo各个表现层数据的转换，也存在于系统交互如序列化、反序列化。Java对象拷贝分为深拷贝和浅拷贝，目前常用的...
- 如何将 Qt 3D 渲染与 Qt Quick 2D 元素结合创建太阳系行星元素?
-
Qt组件推荐：QtitanRibbon:遵循MicrosoftRibbonUIParadigmforQt技术的RibbonUI组件，致力于为Windows、Linux和MacOSX提...
欢迎 你 发表评论:
- 一周热门
- 最近发表
- 标签列表
-
- wireshark怎么抓包 (75)
- qt sleep (64)
- cs1.6指令代码大全 (55)
- factory-method (60)
- sqlite3_bind_blob (52)
- hibernate update (63)
- c++ base64 (70)
- nc 命令 (52)
- wm_close (51)
- epollin (51)
- sqlca.sqlcode (57)
- lua ipairs (60)
- tv_usec (64)
- 命令行进入文件夹 (53)
- postgresql array (57)
- statfs函数 (57)
- .project文件 (54)
- lua require (56)
- for_each (67)
- c#工厂模式 (57)
- wxsqlite3 (66)
- dmesg -c (58)
- fopen参数 (53)
- tar -zxvf -c (55)
- 速递查询 (52)