我们都知道volatile能保证可见性,不能保证原子性,比如i++操作
也知道Happen-Before原则,那么是如何确保Happen-Before原则不被指令重排序影响呢?
例如你让一个volatile的integer自增(i++),其实要分成3步:
1)读取volatile变量值到local;
2)增加变量的值;
3)把local的值写回,让其它的线程可见。
这3步的jvm指令为:
mov 0xc(%r10),%r8d ; Load inc %r8d ; Increment mov %r8d,0xc(%r10) ; Store lock addl $0x0,(%rsp) ; StoreLoad Barrier
StoreLoad Barrier就是内存屏障
内存屏障(memory barrier) 是一个CPU指令。基本上,它是这样一条指令:
a) 确保一些特定操作执行的顺序;
b) 影响一些数据的可见性(可能是某些指令执行后的结果)。
编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序,使性能得到优化。插入一个内存屏障, 相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行,后于这个命令的必须后执行。
内存屏障另一个作用是强制更新一次不同CPU的缓存。
例如,一个写屏障会 把这个屏障前写入的数据刷新到缓存,这样任何试图读取该数据的线程将得到最新值,而不用考虑到底是被哪个cpu核心或者哪颗CPU执行的。
内存屏障和volatile什么关系?
上面的虚拟机指令里面有提到,如果你的字段是volatile,Java内存模型将在写操作后插入一个写屏障 指令,在读操作前插入一个读屏障指令。这意味着如果你对一个volatile字段进行写操作,你必须知道:1、一旦你完成写入,任何访问这个字段的线程将 会得到最新的值。
2、在你写入前,会保证所有之前发生的事已经发生,并且任何更新过的数据值也是可见的,因为内存屏障会把之前的写入值都刷新到缓存。
明白了内存屏障这个CPU指令,回到前面的JVM指令:从Load到store到内存屏障,一共4步,其中最后一步jvm让这个最新的变量的值在所有线程可见,也就是最后一步让所有的CPU内核都获得了最新的值,但中间的几步(从Load到Store)是不安全的,中间如果其他的CPU修改了值将会丢失。
所以volatile不能保证i++操作的原子性