深入浅出Java并发编程之volatile与Java内存模型

在Java并发编程中，volatile和Java内存模型是两个非常重要的概念。它们共同作用，保证了多线程程序的正确性和一致性。

volatile关键字

volatile关键字是Java并发编程中的一个非常重要的关键字。它具有以下两个特性：

• 可见性： volatile变量对所有线程都是可见的。这意味着任何线程对volatile变量的修改都会立即反映到其他线程中。
• 有序性： volatile变量的修改是具有顺序性的。这意味着任何线程对volatile变量的修改都会按照程序执行的顺序执行。

volatile关键字的这两个特性保证了多线程程序的正确性和一致性。

指令重排序

为了提高程序的性能，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。这种重排序可能会导致多线程程序出现问题。

例如，在以下代码中，线程A和线程B同时修改volatile变量count：

public class VolatileExample {
    private volatile int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();

        Thread threadA = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        Thread threadB = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        threadA.start();
        threadB.start();

        threadA.join();
        threadB.join();

        System.out.println(example.getCount());
    }
}

在没有volatile关键字的情况下，编译器和处理器可能会对线程A和线程B的指令进行重排序，导致count的值不等于2000000。

volatile的使用

volatile关键字可以用来解决指令重排序导致的问题。在需要保证可见性和有序性的情况下，可以使用volatile关键字来修饰变量。

例如，在上面的代码中，如果将count变量修饰为volatile，则可以保证count的值等于2000000。

内存屏障

内存屏障是一种指令，它可以用来阻止编译器和处理器对指令进行重排序。内存屏障可以保证在内存屏障之前执行的指令在内存屏障之后执行。

Java中提供了四大内存屏障指令：

• load-acquire： 保证在load-acquire指令之前执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程可见。
• store-release： 保证在store-release指令之后执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程不可见。
• load-store： 保证在load-store指令之前执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程可见。在load-store指令之后执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程不可见。
• full-fence： 保证在full-fence指令之前执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程可见。在full-fence指令之后执行的所有指令都已完成，并且对共享变量的修改已经对其他线程不可见。

内存屏障指令可以用来解决指令重排序导致的问题。在需要保证指令执行顺序的情况下，可以使用内存屏障指令来阻止编译器和处理器对指令进行重排序。