并发编程：volatile关键字，并发编程你学会了吗？

作者：日拱一卒程序猿 2023-06-26 08:02:34开发 前端 在JSR -133之前的关键旧内存模型中，一个64位long/ double型变量的字学读/ 写操作可以被拆分为两个32位 的读/写操作来执行。从JSR -133内存模型开始 （即从JDK5开始），并发编程仅仅只允许把一个64位long/ double 型变量的关键写操作拆分为两个32位的写操作来执行，任意的字学读操作在JSR -133中都必须具有原子性。

一、并发编程64位写入的关键原子性（Half Write）

如，对于一个long型变量的字学赋值和取值操作而言，在多线程场景下，并发编程线程A调用set(100)，关键线程B调 用get()，字学在某些场景下，并发编程返回值可能不是关键100。

因为JVM的字学规范并没有要求64位的long或者double的写入是原子的。在32位的机器上，一个64位变 量的写入可能被拆分成两个32位的写操作来执行。这样一来，读取的线程就可能读到“一半的值”。解决 办法也很简单，在long前面加上volatile关键字。

二、重排序：DCL问题

单例模式的线程安全的写法不止一种，常用写法为DCL（Double Checking Locking），如下所示：

上述的 instance = new Singleton(); 代码有问题：其底层会分为三个操作：

1. 分配一块内存。

2. 在内存上初始化成员变量。

3. 把instance引用指向内存。

在这三个操作中，操作2和操作3可能重排序，即先把instance指向内存，再初始化成员变量，因为 二者并没有先后的依赖关系。此时，另外一个线程可能拿到一个未完全初始化的对象。这时，直接访问 里面的成员变量，就可能出错。这就是典型的“构造方法溢出”问题。 解决办法也很简单，就是为instance变量加上volatile修饰。

volatile的三重功效：64位写入的原子性、内存可见性和禁止重排序。

三、volatile实现原理

由于不同的CPU架构的缓存体系不一样，重排序的策略不一样，所提供的内存屏障指令也就有差 异。 这里只探讨为了实现volatile关键字的语义的一种参考做法：

1. 在volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。保证volatile写操作不会和之前的写操作重 排序。

2. 在volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。保证volatile写操作不会和之后的读操作重 排序。

3. 在volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障+LoadStore屏障。保证volatile读操作不会和 之后的读操作、写操作重排序。

具体到x86平台上，其实不会有LoadLoad、LoadStore和StoreStore重排序，只有StoreLoad一种 重排序（内存屏障），也就是只需要在volatile写操作后面加上StoreLoad屏障。

四、JSR-133对volatile语义的增强

在JSR -133之前的旧内存模型中，一个64位long/ double型变量的读/ 写操作可以被拆分为两个32位 的读/写操作来执行。从JSR -133内存模型开始 （即从JDK5开始），仅仅只允许把一个64位long/ double 型变量的写操作拆分为两个32位的写操作来执行，任意的读操作在JSR -133中都必须具有原子性（即 任 意读操作必须要在单个读事务中执行）。

责任编辑：武晓燕 来源： 今日头条 JSR重排序volatile

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