java内存屏障详解_一文读懂Java关键词之volatile作用（内存屏障）

￡神魔★判官ぃ 2022-11-06 12:59 358阅读 0赞

之前在一篇文章中跟大家一同学习了CPU缓存一致性，通过缓存一致性协议MESI我们可以让CPU各个计算核心中缓存的数据保持一致，避免造成计算结果的差异。

我们还知道Java内存模型中，各个线程还保存了一份主内存中数据的拷贝，那么不同线程的拷贝应该如何保证数据的一致性呢，今天我们就跟大家一起看看其中的一个技术。

一、问题

有如下代码：

![3bcb8e0047fc2fc790932d442be6f8ed.png][]

代码意思很简单，如果看不懂的可以私信我或者+我讨论。

我们重点关注work这个方法，worker在工作前需要先看看自己是否在onWork状态，如果一个worker工作在一个线程中，那么onWork的状态改变我们可以确信是不会有问题的，肯定是按照指令顺序执行的。

多线程状态下会不会有问题？当然会！看如下状态切换：

1，onWork状态初始为false；

2，线程A将onWork状态切换为true，但是true值还保留在线程A的局部内存中，没有刷新回主内存；

3，线程B调用work方法，但是这个时候看到的onWork状态还是false，所以认为自己还是下班状态，所以不上工。

上面第3步里面就出错了，本来已经上班的worker，却出现了下班状态的输出！

二、内存屏障

那上面的问题应该怎么解决呢？我们分析一下问题出在哪里。

其实很简单，就是线程A在给onWork赋值之后没有将最新的值从本地内存中刷回到主内存！

如果线程A更新了值，并且刷回了主内存，线程B在使用onWork之前是从主内存中读取最新的值而不使用局部内存中的值，那么这样就肯定能够避免上述问题了。

Java中也确实是这么做的，这个技术就是内存屏障，或者叫内存栅栏，以Coder大白话理解就是当CPU遇到某个特殊变量的时候，会碰到一个栅栏，这个栅栏会拦住你继续往下执行而让你必须跟主内存进行一次交互，所以叫内存栅栏。这个道理是不是很简单？但是确实解决了问题。

三、Volatile

在上面coder的大白话理解中提到CPU遇到特殊变量才有产生内存栅栏的效果，那么这个特殊变量如何定义呢？

很简单，就是在变量前面加上volatile关键字，所以上面的代码，我们修改如下：

![92d99b495266046a4cb8d29be2557cbd.png][]

这样当某个核心对onWork进行赋值之后，CPU会强制将这个值写回主内存，在遇到要读取onWork状态的时候，必须从主内存中读取最新的值。这样就可以保证每个线程在使用的时候能够读取最新的状态，这便是内存的可见性。

四、volatile的不可用场景

还记得之前我们试图用volatile来解决同步问题吗？代码在这里：

![b3d93ea768fb1cdfd289bc5983dd6771.png][]

但是当在多个线程中执行同一个seller对象的时候，发现ticket并不是按照我们想象的一个个递增的，那么问题出在哪里？

上面讲到volatile只解决内存的可见性，并不能解决内存的原子性，看如下流程：

1，ticket初始值为0；

2，线程A调用increment将ticket的值更新为1，并且刷回主内存；

3，线程B和线程C同时调用increment方法，这个时候先从主内存读取ticket的值，两个线程都读到了1，并且自增之后刷回主内存，这个时候主内存ticket的值是多少？没错，是2！

上面流程里面3个线程调用了3次ticket自增，但是最后ticket的值不是3而是2。

这里想要得到正确的值，还需要其他技术，比如同步、锁机制，我们后面跟大家分享。

这里简单总结一下volatile不适用场景：volatile修饰的变量的值的更改不能依赖于前值。比如onWork的状态更改不依赖之前到底是true还是false，但是ticket的更改因为是自增所以要依赖前值。

五、结语

今天跟大家分享了内存屏障的概念和volatile的用法，volatile可以作为轻量级的同步机制使用，但是大家一定注意其不适用的场景。关于两个线程重量级的同步机制，这个也是面试之中常见的考点，希望大家能掌握volatile关键字的作用，可以私我，解答疑问，相互提升。

三人行必有我师焉！

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