volatile关键字

《并发编程艺术》笔记

实现原理

  1)Lock前缀指令会引起处理器缓存回写到内存。

  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。

  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。但是,就算写回到内存,如果其他处理器缓存的值还是旧的,再执行计算操
作就会有问题。所以,在多处理器下,为了保证各个处理器的缓存是一致的,就会实现缓存一致性协议,每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了,当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改,就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态,当处理器对这个数据进行修改操作的时候,会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存里。

Volatile性能优化

  并发编程大师Doug lea在JDK 7的并发包里新增一个队列集合类Linked-TransferQueue,它在使用volatile变量时,用一种追加字节的方式来优化队列出队和入队的性能, 原理:

  对于英特尔酷睿i7、酷睿、Atom和NetBurst,以及Core Solo和Pentium M处理器的L1、L2或L3缓存的高速缓存行是64个字节宽,不支持部分填充缓存行,这意味着,如果队列的头节点和尾节点都不足64字节的话,处理器会将它们都读到同一个高速缓存行中,在多处理器下每个处理器都会缓存同样的头、尾节点,当一个处理器试图修改头节点时,会将整个缓存行锁定,那么在缓存一致性机制的作用下,会导致其他处理器不能访问自己高速缓存中的尾节点,而队列的入队和出队操作则需要不停修改头节点和尾节点,所以在多处理器的情况下将会严重影响到队列的入队和出队效率。Doug lea使用追加到64字节的方式来填满高速缓冲区的缓存行,避免头节点和尾节点加载到同一个缓存行,使头、尾节点在修改时不会互相锁定。但是在两种场景下不应该使用这种方式:

  1.缓存行非64字节宽的处理器。如P6系列和奔腾处理器,它们的L1和L2高速缓存行是32个字节宽。

  2.共享变量不会被频繁地写。因为使用追加字节的方式需要处理器读取更多的字节到高速缓冲区,这本身就会带来一定的性能消耗

三大特性:

  • 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。
  • 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(靠原子性保障)。

    ·在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障。
    ·在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障。
    ·在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障。
    ·在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。

   有序性:防止指令重排序。

原文地址:https://www.cnblogs.com/sulishihupan/p/14606111.html