volatile的应用

volatile的定义

java编程语言允许线程访问共享变量，为了能够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点获得这个变量。

java语言提供了volatile关键字，在某些情况下比锁要更加方便。如果一个自动被声明为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。

valatile实现原理

volatile是如何保证可见性？我们可以在X86处理器下通过工具获取JIT编译器生成的汇编指令来查看对volatile进行写操作时，cpu会做什么事情。

java代码如下：

private volatile Singleton instance = new Singleton();  

转变成汇编代码如下：

0x01a3de1d: movb s0x0,0x1104800(%esi);0x01a3de24: lock add1 $0 x 0, (%esp);

有volatile变量修饰的共享变量进行写操作的时候会多出一行汇编代码：Lock前缀的指令。该lock指令在多核处理器下引发两件事情。

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使在其他cpu里缓存了该内存地址的数据无效。

为了提供处理速度，处理器不直接和内存进行通信，而是先将内存的数据读到内部缓存后在进行操作，但操作完后不知道何时会写入到内存，如果对声明了volatile的变量进行写操作，jvm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。但是就算写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，在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船舶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在设置成无效状态，当处理器对这个数据进行修改操作的时候，会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存中。