java面試題之volatile的工作原理

volatile的特性：

1. volatile可見性：對一個volatile的讀，總可以看到對這個變量最終的寫；
2. volatile原子性：volatile對單個讀/寫具有原子性（32位Long、Double），但是復合操作除外，例如：i++；
3. jvm底層采用“內存屏障”來實現volatile語義。

volatile的內存語義及實現：
　　在JMM中，線程之間的通信采用共享內存來實現的。
volatile內存語義是：

• 當寫一個volatile變量時，JMM會把該線程對應的本地內存中的共享變量值立即刷新到主內存中；
• 當讀一個volatile變量時，JMM會把該線程對應的本地內存設置為無效，直接從主內存中讀取共享變量。

volatile的底層實現是通過插入內存屏障，但是對於編譯器來說，發現一個最優布置來最小化插入內存屏障的總數幾乎是不可能的，所以，JMM采用保守策略。如下：

• 在每一個volatile寫操作前面插入一個StoreStore屏障
• 在每一個volatile寫操作后面插入一個StoreLoad屏障
• 在每一個volatile讀操作后面插入一個LoadLoad屏障
• 在每一個volatile讀操作后面插入一個LoadStore屏障

StoreStore屏障可以保證在volatile寫之前，其前面的所有普通寫操作都已經刷新到主內存中；
StoreLoad屏障的作用是避免volatile寫與后面可能有的volatile讀/寫操作重排序
LoadLoad屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通讀重排序
LoadStore屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通寫重排序

java中volatile關鍵字提供了一個功能，那就是被其修飾的變量在被修改后可以立即同步到主內存，被其修飾的變量在每次使用之前都從主內存刷新。因此，可以使用volatile來保證多線程操作時變量的可見性。

在java中，可以使用synchronized和volatile來保證多線程之間操作的有序性。實現方式有所區別：

1. volatile關鍵字會禁止指令重排；
2. 2、synchronized關鍵字保證同一時刻只允許一條線程操作。 synchronized是萬能，他可以同時滿足三種特性，這其實也是很多人濫用synchronized的原因。