? ? ? ? 上篇文章介紹了Java內(nèi)存模型，沒(méi)看過(guò)《深入理解Java虛擬機(jī)》的同學(xué)可以去看下Java內(nèi)存模型
? ? ? ? Java內(nèi)存模型對(duì)volatile專門定義了一些特殊的訪問(wèn)規(guī)則，假定T表示一個(gè)線程，V和W分別表示兩個(gè)volatile變量，那么在進(jìn)行read、load、use、assign、store、和write操作時(shí)需要滿足如下規(guī)則
1）只有當(dāng)線程T對(duì)變量V執(zhí)行的前一個(gè)動(dòng)作時(shí)load的時(shí)候，線程T才能對(duì)變量V執(zhí)行use動(dòng)作。并且只有線程T對(duì)變量V執(zhí)行的后一個(gè)動(dòng)作是use的時(shí)候，線程T才能對(duì)變量V執(zhí)行l(wèi)oad動(dòng)作。線程T對(duì)變量V的use動(dòng)作可以認(rèn)為是和線程T對(duì)變量V的load、read動(dòng)作相關(guān)聯(lián)，必須連續(xù)一起出現(xiàn)（這條規(guī)則要求在工作內(nèi)存中，每次使用V前都必須先從主內(nèi)存刷新最新的值，用于保證能看見其他線程對(duì)變量V所做的修改后的值）
2）只有當(dāng)線程T對(duì)變量V執(zhí)行的前一個(gè)動(dòng)作時(shí)assign的時(shí)候，線程T才能對(duì)變量V執(zhí)行store動(dòng)作，并且，只有當(dāng)線程T對(duì)變量V執(zhí)行的后一個(gè)動(dòng)作是store的時(shí)候，線程T才能對(duì)變量V執(zhí)行assign動(dòng)作。線程T對(duì)變量V的assign動(dòng)作可以認(rèn)為是和線程T對(duì)變量V的store、wtite動(dòng)作相關(guān)聯(lián)，必須連續(xù)一起出現(xiàn)（這條規(guī)則要求在工作內(nèi)存中，每次修改V后都必須立刻同步回主內(nèi)存中，用于保證其他線程可以看見自己對(duì)變量V所做的修改）
3）假定動(dòng)作A是線程T對(duì)變量V實(shí)施的use或assign動(dòng)作，動(dòng)作F是和動(dòng)作A相關(guān)聯(lián)的load或store動(dòng)作，假定動(dòng)作P是和動(dòng)作F相對(duì)應(yīng)的對(duì)變量V的read或write動(dòng)作；類似的，假定動(dòng)作B是線程T對(duì)變量W實(shí)施的use或assign動(dòng)作，假定動(dòng)作G是和動(dòng)作B相關(guān)聯(lián)的load或store動(dòng)作，假定動(dòng)作Q是和動(dòng)作G相應(yīng)的對(duì)變量W的read或write動(dòng)作。如果A先于B，那么P先于Q（這條規(guī)則要求volatile修改的變量不會(huì)被指令重排序優(yōu)化，保證代碼的執(zhí)行順序與程序的順序相同）
可以說(shuō)volatile關(guān)鍵字是Java虛擬機(jī)提供的最輕量級(jí)的同步機(jī)制。
? ? ? ? 當(dāng)一個(gè)變量定義為volatile之后具備如下特性：
? ? ? ? 1.可見性：指當(dāng)一條線程修改了這個(gè)變量的值，新值對(duì)于其他線程來(lái)說(shuō)是可以立即得知的。普通變量的值在線程間傳遞均需通過(guò)主內(nèi)存來(lái)完成，例：線程A修改了一個(gè)普通變量的值，然后向主內(nèi)存進(jìn)行回寫，另外一條線程B在線程A回寫完成了后再?gòu)闹鲀?nèi)存進(jìn)行讀取操作，新變量的值才會(huì)對(duì)線程B可見。
? ? ? ? 雖然volatile型變量是線程可見的，對(duì)volatile變量所有的讀寫都能立刻反應(yīng)到其他線程之中，但基于volatile變量的運(yùn)算在并發(fā)下并不是安全的，因?yàn)镴ava里面的運(yùn)算并不是原子操作。例：race ++，我們用javap反編譯這句代碼會(huì)發(fā)現(xiàn)在Class文件中是由4條字節(jié)碼指令構(gòu)成，（這里圖1是書中原圖，圖2是筆者自己反編譯的，可能由于Java虛擬機(jī)版本的問(wèn)題2者不太一樣，請(qǐng)知道的大佬告知，為文章嚴(yán)謹(jǐn)性看圖1就可以了）
從字節(jié)碼層面很容易分析出來(lái)，假如有兩條線程同時(shí)執(zhí)行這條語(yǔ)句，線程A執(zhí)行g(shù)etstatic指令把race的值取到操作棧頂時(shí)，volatile關(guān)鍵字保證來(lái)race的值在此時(shí)是正確的，但是執(zhí)行iconst_1、iadd這些指令時(shí)線程B可能已經(jīng)把race的值加大了，而在操作棧定的值就變成了過(guò)期的數(shù)據(jù)。
? ? ? ? 由于volatile變量只能保證可見性，所以在不符合以下兩條規(guī)則的運(yùn)算場(chǎng)景中，我們?nèi)匀灰ㄟ^(guò)加鎖來(lái)保證原子性
? ? ? ? 1）運(yùn)算結(jié)果并不依賴變量的當(dāng)前值，或者能夠確保只有單一的線程修改變量的值
? ? ? ? 2）變量不需要與其他的狀態(tài)變量共同參與不變約束
2.禁止指令重排序優(yōu)化，這里說(shuō)明下，為了使處理器內(nèi)部的運(yùn)算單元能盡量被充分利用，處理器可能會(huì)對(duì)輸入代碼進(jìn)行亂序執(zhí)行優(yōu)化。與之類似的Java虛擬機(jī)的即時(shí)編譯器也有指令重排序優(yōu)化。還不知道的同學(xué)可以去查下（說(shuō)的就是我自己）。
? ? ? ? 普通的變量?jī)H僅會(huì)保證在該方法的執(zhí)行過(guò)程中所有依賴值結(jié)果的地方都能獲取到正確的結(jié)果，而不能保證變量賦值操作的順序與程序代碼中的執(zhí)行順序一致。這樣理解起來(lái)還是有點(diǎn)抽象，筆者舉個(gè)自己在書中看了茅塞頓開的例子
這里是一段匯編代碼，方便起見就用書中原圖了
這是段標(biāo)準(zhǔn)的DCL單例，變量用valatile修飾，賦值后（mov%eax，0x150（%esi）這句便是賦值操作）多執(zhí)行了一個(gè)“l(fā)ock addl & 0x0，（%esp）”操作，這個(gè)操作相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)存屏障，只有一個(gè)cpu訪問(wèn)時(shí)并不需要內(nèi)存屏障，但如果有兩個(gè)或更多cpu訪問(wèn)同一塊內(nèi)存，且其中一個(gè)在觀測(cè)另一個(gè)，就需要內(nèi)存屏障來(lái)保證一致性了。這句指令“addl & 0x0，（%esp）”（把esp寄存器的值加0）顯然是一個(gè)空操作，關(guān)鍵在于lock前綴，它的作用是使得本cpu的Cache寫入了內(nèi)存，該寫入動(dòng)作也會(huì)引起別的cpu或者別的內(nèi)核無(wú)效化其Cache，這中操作箱單于對(duì)Cache中的變量做了一個(gè)“store和write”操作。所以通過(guò)這樣一個(gè)空操作可以讓前面valatile變量的修改對(duì)其他cpu立即可見。
? ? ? ? 這段基本是書中原文，這樣說(shuō)可能有的同學(xué)不太懂（我就沒(méi)懂），下面在結(jié)合具體代碼說(shuō)下，instance = new Singleton() 這句代碼并不是一個(gè)原子操作，大致做了3件事情
1）給Singleton實(shí)例分配內(nèi)存空間
2）初始化Singleton對(duì)象
3）將instance對(duì)象指向分配的內(nèi)存空間
由于Java虛擬機(jī)指令重排序優(yōu)化，使得2、3的順序是無(wú)法保證的，如果出現(xiàn)了132的情況，并且在3執(zhí)行完畢2未執(zhí)行之前線程切換了，這個(gè)時(shí)候instance非空，所以直接返回instance，結(jié)果可想而知
? ? 避免篇幅過(guò)長(zhǎng)就到這吧
