Java中的易失性变量

Question

所以我正在阅读这本名为Java Concurrency in Practice的书，我坚持这个解释，如果没有一个例子，我似乎无法理解。 这是引用：

当线程A写入易失性变量并且随后线程B读取相同的变量时，在写入易失性变量之前， A可见的所有变量的值在读取volatile变量后变为B可见。

有人可以给我一个反例，说明为什么“在写入易变量之前A可见的所有变量的值在读取易变量后变为B可见”？

我很困惑为什么在读取volatile变量之前所有其他非易失性变量都不会被B看到？

Answer 1

声明一个易变的Java变量意味着：

• 该变量的值永远不会被线程本地缓存：所有读取和写入将直接进入“主存储器”。
• 对变量的访问就像包含在同步块中一样，自身同步。

仅供参考，何时需要挥发性？

当多个线程使用相同的变量时，每个线程将拥有自己的该变量的本地缓存副本。 因此，当它更新值时，它实际上在本地缓存中更新，而不是在主变量内存中更新。 使用相同变量的另一个线程对另一个线程更改的值一无所知。 要避免此问题，如果将变量声明为volatile，则它不会存储在本地缓存中。 每当线程更新值时，它都会更新到主存储器。 因此，其他线程可以访问更新的值。

来自JLS§17.4.7 良好的执行

我们只考虑结构良好的执行。 如果满足以下条件，则执行E = <P，A，po，so，W，V，sw，hb>形成良好：

1. 每次读取都会在执行中看到对同一变量的写入。 易失性变量的所有读写都是易失性动作。 对于A中的所有读取r，我们在A和W（r）中有W（r）.v = rv当且仅当r是易失性读取时，变量rv是易失性的，并且当且仅当w时，变量wv是易失性的是一个易变的写。

2. 发生在订单之前是部分订单。 发生前 - 顺序是通过与边缘和程序顺序同步的传递闭包给出的。 它必须是有效的偏序：反身，传递和反对称。

3. 执行遵循线程内一致性。 对于每个线程t，由A中的t执行的动作与该线程在隔离的程序顺序中生成的动作相同，每个写入写入值V（w），假设每个读取r看到值V（ W（R））。 每次读取所见的值由存储器模型确定。 给出的程序顺序必须反映根据P的线程内语义执行动作的程序顺序。

4. 执行是在一致之前发生的（§17.4.6）。

5. 执行遵循同步顺序一致性。 对于A中的所有易失性读取r，情况并非如此（r，W（r））或存在写入获胜A，使得wv = rv等等（W（r），w）等等（ w，r）。

有用的链接： 我们真正了解Java中的非阻塞并发性？

Answer 2

线程B可能具有这些变量的CPU本地缓存。 读取volatile变量可确保观察到从先前写入volatile的任何中间缓存刷新。

有关示例，请阅读以下链接，其中以“使用易失性修复双重检查锁定”结束：

http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/DoubleCheckedLocking.html

Answer 3

如果变量是非易失性的，则编译器和CPU可以根据需要自由地重新排序指令，以便优化性能。

如果变量现在声明为volatile，则编译器不再尝试优化对该变量的访问（读取和写入）。 但是，它可以继续优化其他变量的访问。

在运行时，当访问volatile变量时，JVM会为CPU生成适当的内存屏障指令。 内存屏障具有相同的用途 - CPU也可以防止重新排序指令。

当一个volatile变量写入（通过线程A）时，所有对任何其他变量的写操作都会完成（或者至少会显示），并且在写入volatile变量之前对A可见; 这通常是由于内存写入屏障指令。 同样，对其他变量的任何读取都将在读取之前完成（或将显示为）（通过线程B）; 这通常是由于内存读屏障指令。 这种由屏障强制执行的指令排序将意味着对A可见的所有写入都将是可见的B.然而，这并不意味着没有发生任何指令的重新排序（编译器可能已执行）重新订购其他指示）; 它只是意味着如果A发现任何可见的写入，它就会对B可见。简单来说，这意味着不保持严格的程序顺序。

如果您想更详细地了解JVM如何发布内存屏障指令，我将在内存屏障和JVM并发上指出这篇文章。

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Answer 4

允许线程缓存其他线程自更新以来可能具有的变量值。 volatile关键字强制所有线程不缓存值。

Answer 5

如果你使用volatile变量，这只是内存模型给你的额外奖励。

通常（即，在没有volatile变量和同步的情况下），VM可以按照它想要的任何顺序将变量从一个线程可见到其他线程，或者根本不存在。 例如，阅读线程可以读取另一个线程变量赋值的早期版本的混合。 这是因为线程可能在具有自己的高速缓存的不同CPU上运行，这些高速缓存有时仅被复制到“主存储器”，并且还通过代码重新排序以用于优化目的。

如果你使用了一个volatile变量，一旦线程B从中读取了一些值X，VM就会确保线程A在写入X之前写入的任何内容对于B也是可见的。（以及A保证为可见的所有内容） ，传递）。

对同步块和其他类型的锁给出了类似的保证。