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什么是volatle
在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，volatile是一個(gè)關(guān)鍵詞，主要在編程時(shí)用于修飾變量，它告訴編譯器該變量可能在任何時(shí)間被意外地改變，因此編譯優(yōu)化時(shí)不應(yīng)對(duì)該變量進(jìn)行緩存或重排序等操作。volatile的原理基于這個(gè)屬性，確保了對(duì)變量的讀寫(xiě)操作總是直接訪(fǎng)問(wèn)主內(nèi)存，而不是通過(guò)處理器的寄存器或者緩存來(lái)進(jìn)行。
為什么需要volatle
在多線(xiàn)程環(huán)境下，一個(gè)線(xiàn)程對(duì)共享變量所做的修改需要立即反映到其他線(xiàn)程中去，如果沒(méi)有volatile的修飾，由于編譯器優(yōu)化和處理器的緩存一致性問(wèn)題，線(xiàn)程可能會(huì)讀取到過(guò)期的數(shù)據(jù)。volatile保證了變量的可見(jiàn)性，即一個(gè)線(xiàn)程對(duì)該變量的修改對(duì)于其他線(xiàn)程立即可見(jiàn)。
工作原理
volatile的工作原理可以從以下幾個(gè)方面來(lái)說(shuō)明：
1、禁止編譯器優(yōu)化：通常情況下，編譯器會(huì)嘗試對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化，例如把頻繁使用的變量存放在寄存器中以提高訪(fǎng)問(wèn)速度，但當(dāng)變量被聲明為volatile后，每次訪(fǎng)問(wèn)該變量都必須直接去主內(nèi)存中讀取最新值。
2、防止指令重排序：現(xiàn)代CPU為了提高執(zhí)行效率，可能會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序。volatile修飾符可以確保對(duì)變量的讀寫(xiě)不會(huì)被重排序到同步點(diǎn)之外。
3、保證內(nèi)存可見(jiàn)性：在多核處理器系統(tǒng)中，每個(gè)處理器都有自己的緩存。volatile關(guān)鍵字能夠強(qiáng)制使得每次讀取變量時(shí)都從主內(nèi)存中獲取最新值，從而確保數(shù)據(jù)的一致性。
4、不保證原子性：雖然volatile能保證單個(gè)讀/寫(xiě)操作的原子性，但它不能保證復(fù)合操作的原子性，自增操作（x++）實(shí)際上是由讀取修改寫(xiě)入三步組成，volatile并不能保證這三步作為一個(gè)整體不被中斷。
使用場(chǎng)景
volatile的使用通常出現(xiàn)在以下幾種場(chǎng)景：
多線(xiàn)程共享變量：當(dāng)多個(gè)線(xiàn)程訪(fǎng)問(wèn)同一個(gè)變量，并且至少有一個(gè)線(xiàn)程會(huì)修改這個(gè)變量時(shí)。
硬件映射的寄存器：某些變量可能是直接映射到硬件設(shè)備的寄存器。
中斷服務(wù)例程：在中斷處理中，通常會(huì)有全局變量被硬件設(shè)備修改。
volatile與synchronized的區(qū)別
| 特性 | volatile | synchronized |
| 可見(jiàn)性 | 提供 | 提供 |
| 原子性 | 不保證 | 保證 |
| 性能開(kāi)銷(xiāo) | 較?。▋H內(nèi)存屏障） | 較大（對(duì)象鎖、線(xiàn)程上下文切換） |
| 使用場(chǎng)景 | 狀態(tài)標(biāo)記、單次讀/寫(xiě)操作 | 復(fù)合操作、互斥訪(fǎng)問(wèn) |
最佳實(shí)踐
在使用volatile時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：
正確理解其作用范圍：volatile只能保證單個(gè)讀/寫(xiě)操作的可見(jiàn)性和順序，不能替代synchronized來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的線(xiàn)程安全機(jī)制。
避免濫用：不必要地使用volatile會(huì)導(dǎo)致不必要的性能開(kāi)銷(xiāo)。
結(jié)合使用：在需要保證操作原子性時(shí)，應(yīng)結(jié)合synchronized或其他同步機(jī)制一起使用。
相關(guān)問(wèn)答FAQs
Q1: volatile能否替代synchronized？
A1: 不可以。volatile只能保證單個(gè)讀/寫(xiě)操作的可見(jiàn)性和順序，而不能保證復(fù)合操作的原子性。synchronized可以保證方法或代碼塊內(nèi)的操作以原子方式執(zhí)行。
Q2: 在Java中，volatile是如何實(shí)現(xiàn)的？
A2: 在Java中，volatile通過(guò)添加內(nèi)存屏障的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，內(nèi)存屏障確保了在該屏障之前的讀/寫(xiě)操作不會(huì)與之后的讀/寫(xiě)操作發(fā)生重排序，每次訪(fǎng)問(wèn)volatile變量時(shí)都會(huì)直接訪(fǎng)問(wèn)主內(nèi)存，而不是緩存。
網(wǎng)站名稱(chēng)：volatle原理
URL標(biāo)題：http://fisionsoft.com.cn/article/cdccgcj.html
