volatile关键字详解
如果对声明了volatile的变量进行写操作,JVM就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。
volatile的两条实现原则:
1) Lock前缀指令会引起处理器缓存回写到内存。
在多处理器环境中,LOCK#信号确保在声言该信号期间,处理器可以独占任何共享内存。但是,在最近的处理器里,LOCK#信号一般不锁总线,而是锁缓存,毕竟锁总线开销的比较大。在目前的处理器中,如果访问的内存区域已经缓存在处理器内部,则不会声言LOCK#信号。相反,它会锁定这块内存区域的缓存并回写到内存,并使用缓存一致性机制来确保修改的原子性,此操作被称为“缓存锁定”,缓存一致性机制会阻止同时修改由两个以上处理器缓存的内存区域数据。
2) 一个处理器的缓存回写到内存会导致其他处理器的缓存无效。
IA-32处理器和Intel 64处理器使用MESI(修改、独占、共享、无效)控制协议去维护内部缓存和其他处理器缓存的一致
性。在多核处理器系统中进行操作的时候,IA-32和Intel 64处理器能嗅探其他处理器访问系统内存和它们的内部缓存。处理器使用嗅探技术保证它的内部缓存、系统内存和其他处理器的缓存的数据在总线上保持一致。例如,在Pentium和P6 family处理器中,如果通过嗅探一个处理器来检测其他处理器打算写内存地址,而这个地址当前处于共享状态,那么正在嗅探的处理器将使它的缓存行无效,在下次访问相同内存地址时,强制执行缓存行填充。
volatile与缓存之间的关系:
LOCK#指令会根据cpu的不同执行总线锁或者缓存锁。总线锁相当于static synchronized,所有数据独享效率低。缓存锁类似于synchronized(String.intern()),只锁缓存的数据。
volatile变量自身具有下列特性:
可见性。对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入。
原子性:对任意单个volatile变量的读/写具有原子性,但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。
总结:
当写一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存(处理器的缓存)中的共享变量值刷新到主内存。
当读一个volatile变量时,JMM会把该线程对应的本地内存(处理器的缓存)置为无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。
JDK8中ConcurrentHashMap类对value和next属性设置了volatile同步锁(与JDK7的Segment相同),它不允许调用setValue方法直接改变Node的value域,它增加了find方法辅助map.get()方法。
文章引用自 java并发编程的艺术(方腾飞、魏鹏、程晓明 著)。