Java内存模型之volatile的底层实现机制

简介:

定义

java 语言规范对volatile 关键字的定义如下
screenshot
比较重要的一句话是:A file may be declared volatile, in which case the java
Memory Model ensures that all threads see a consistent value for the variable.
理解起来就是,对声明为 volatile 的属性,JMM能确保所有线程对这个属性看到的值是一致的(也就是说 volatile 能提供可见性)。然后我们就可以利用这个可见性大做文章,比如实现一个锁等。

HOW ——> volatile 能提供可见性

   二话不说开始撸代码吧:
public class TestOne  {
    private static volatile int a = 1;
    
    public static void test() {
            a = 2;     // 5
    }

    public static void main(String [] args) {
        test();
    }
}
 我们利用hsdis插件对上述代码进行反汇编:在控制台输入如下命令
 java -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -Xcomp -XX:CompileCommand=compileonly,*TestOne.test TestOne
 参数+PrintAssembly 的意思是打印出汇编代码,对于线上版的Hotspot 想打印出汇编代码需要加上参数+UnlockDiagnosticVMOptions。-Xcomp 参数是让JVM以编译模式执行代码,而不必要等到临界“热点”才触发JIT编译。
-XX:CompileCommand=compileonly,*TestOne.test 意思是只编译test方法,没有这个参数会输出一大推对这次实验没有用的汇编代码。
 结果如下:
    Code:
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
  # {method} {0x00007f1718c00258} 'test' '()V' in 'TestOne'
  #           [sp+0x40]  (sp of caller)
  0x00007f1719108de0: mov    %eax,-0x14000(%rsp)
  0x00007f1719108de7: push   %rbp
  0x00007f1719108de8: sub    $0x30,%rsp         ;*iconst_2
                                                ; - TestOne::test@0 (line 5)

  0x00007f1719108dec: movabs $0xf6404248,%rsi   ;   {oop(a 'java/lang/Class' = 'TestOne')}
  0x00007f1719108df6: mov    $0x2,%edi
  0x00007f1719108dfb: mov    %edi,0x68(%rsi)
  0x00007f1719108dfe: lock addl $0x0,(%rsp)     ;*putstatic a
                                                ; - TestOne::test@1 (line 5)

  0x00007f1719108e03: add    $0x30,%rsp
  0x00007f1719108e07: pop    %rbp
  0x00007f1719108e08: test   %eax,0x16dc12f2(%rip)        # 0x00007f172feca100
                                                ;   {poll_return}
看到 lock addl 指令没,它刚好对应 Java源码中的第五行代码。这个 lock 前缀指令,正是volatile 具有可见性的奥秘的所在。
翻一翻 intel 开发手册(卷三第八章)

screenshot
上面画红圈的表明,处理器对volatile 的实现不是对系统总线进行加锁,而是对缓存加锁。

screenshot
上面是处理器对缓存加锁的实现方式:
① 对缓存行加锁内容的修改会导致修改后的值马上回写内存
② 该处理器会阻止其他处理器缓存相同的内容(意思就是清空其他处理器中相同的值)

通过 ① ② 处理器的实现机制,java 中的volatile 就可以实现可见性了。


博客内容参考自 《Java 并发编程的艺术》第二章 volatile 的应用

目录
相关文章
|
4天前
|
XML 安全 Java
Java反射机制:解锁代码的无限可能
Java 反射(Reflection)是Java 的特征之一,它允许程序在运行时动态地访问和操作类的信息,包括类的属性、方法和构造函数。 反射机制能够使程序具备更大的灵活性和扩展性
15 5
Java反射机制:解锁代码的无限可能
|
3天前
|
存储 缓存 安全
🌟Java零基础:深入解析Java序列化机制
【10月更文挑战第20天】本文收录于「滚雪球学Java」专栏,专业攻坚指数级提升,希望能够助你一臂之力,帮你早日登顶实现财富自由🚀;同时,欢迎大家关注&&收藏&&订阅!持续更新中,up!up!up!!
13 3
|
3天前
|
安全 Java UED
深入理解Java中的异常处理机制
【10月更文挑战第25天】在编程世界中,错误和意外是不可避免的。Java作为一种广泛使用的编程语言,其异常处理机制是确保程序健壮性和可靠性的关键。本文通过浅显易懂的语言和实际示例,引导读者了解Java异常处理的基本概念、分类以及如何有效地使用try-catch-finally语句来处理异常情况。我们将从一个简单的例子开始,逐步深入到异常处理的最佳实践,旨在帮助初学者和有经验的开发者更好地掌握这一重要技能。
9 2
|
5天前
|
Java 数据库连接 开发者
Java中的异常处理机制####
本文深入探讨了Java语言中异常处理的核心概念,通过实例解析了try-catch语句的工作原理,并讨论了finally块和throws关键字的使用场景。我们将了解如何在Java程序中有效地管理错误,提高代码的健壮性和可维护性。 ####
|
5天前
|
存储 运维 Java
💻Java零基础:深入了解Java内存机制
【10月更文挑战第18天】本文收录于「滚雪球学Java」专栏,专业攻坚指数级提升,希望能够助你一臂之力,帮你早日登顶实现财富自由🚀;同时,欢迎大家关注&&收藏&&订阅!持续更新中,up!up!up!!
17 1
|
1天前
|
SQL Java
探索Java中的异常处理机制
【10月更文挑战第26天】 在本文中,我们将深入探讨Java编程语言的异常处理机制。通过分析不同类型的异常、异常的捕获与抛出方式,以及如何自定义异常类,读者将能够更好地理解并应用Java中的异常处理机制来提高代码的健壮性和可读性。
7 0
|
6天前
|
监控 安全 Java
在 Java 中使用线程池监控以及动态调整线程池时需要注意什么?
【10月更文挑战第22天】在进行线程池的监控和动态调整时,要综合考虑多方面的因素,谨慎操作,以确保线程池能够高效、稳定地运行,满足业务的需求。
75 38
|
3天前
|
安全 Java
java 中 i++ 到底是否线程安全?
本文通过实例探讨了 `i++` 在多线程环境下的线程安全性问题。首先,使用 100 个线程分别执行 10000 次 `i++` 操作,发现最终结果小于预期的 1000000,证明 `i++` 是线程不安全的。接着,介绍了两种解决方法:使用 `synchronized` 关键字加锁和使用 `AtomicInteger` 类。其中,`AtomicInteger` 通过 `CAS` 操作实现了高效的线程安全。最后,通过分析字节码和源码,解释了 `i++` 为何线程不安全以及 `AtomicInteger` 如何保证线程安全。
java 中 i++ 到底是否线程安全?
|
7天前
|
Java 调度
[Java]线程生命周期与线程通信
本文详细探讨了线程生命周期与线程通信。文章首先分析了线程的五个基本状态及其转换过程,结合JDK1.8版本的特点进行了深入讲解。接着,通过多个实例介绍了线程通信的几种实现方式,包括使用`volatile`关键字、`Object`类的`wait()`和`notify()`方法、`CountDownLatch`、`ReentrantLock`结合`Condition`以及`LockSupport`等工具。全文旨在帮助读者理解线程管理的核心概念和技术细节。
21 1
[Java]线程生命周期与线程通信
|
5天前
|
安全 Java
在 Java 中使用实现 Runnable 接口的方式创建线程
【10月更文挑战第22天】通过以上内容的介绍,相信你已经对在 Java 中如何使用实现 Runnable 接口的方式创建线程有了更深入的了解。在实际应用中,需要根据具体的需求和场景,合理选择线程创建方式,并注意线程安全、同步、通信等相关问题,以确保程序的正确性和稳定性。