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漫画:volatile对指令重排的影响

当一个线程修改了变量的值,新的值会立刻同步到主内存当中。而其他线程读取这个变量的时候,也会从主内存中拉取最新的变量值。

指令重排的目的是为了在不改变程序执行结果的前提下,优化程序的运行效率。需要注意的是,这里所说的不改变执行结果,指的是不改变单线程下的程序执行结果。

然而,指令重排是一把双刃剑,虽然优化了程序的执行效率,但是在某些情况下,会影响到多线程的执行结果。我们来看看下面的例子:

以上程序看似没有问题。线程B循环等待上下文context的加载,一旦context加载完成,contextReady == true的时候,才执行doAfterContextReady 方法。

这个时候,很可能context对象还没有加载完成,变量contextReady 已经为true,线程B直接跳出了循环等待,开始执行doAfterContextReady 方法,结果自然会出现错误。

内存屏障也称为内存栅栏或栅栏指令,是一种屏障指令,它使CPU或编译器对屏障指令之前和之后发出的内存操作执行一个排序约束。 这通常意味着在屏障之前发布的操作被保证在屏障之后发布的操作之前执行。

由于加入了StoreStore屏障,屏障上方的普通写入语句?context = loadContext()? 和屏障下方的volatile写入语句?contextReady?= true 无法交换顺序,从而成功阻止了指令重排序。

保证变量在线程之间的可见性。可见性的保证是基于CPU的内存屏障指令,被JSR-133抽象为happens-before原则。

1. 在使用volatile引入内存屏障的时候,普通读、普通写、volatile读、volatile写会排列组合出许多不同的场景。我们这里只简单列出了其中一种,有兴趣的同学可以查资料进一步学习其他阻止指令重排的场景。

2.volatile除了保证可见性和阻止指令重排,还解决了long类型和double类型数据的8字节赋值问题。这个特性相对简单,本文就不详细描述了。

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