spring框架 为什么在多核多线程程序中要慎用volatile关键字？

为什么在多核多线程程序中要慎用volatile关键字？

由于volatile不能保证它的原子性，它只能保证一个线程在修改后对其他线程可见，特别是当多个线程自动激活并减少一个变量时，会导致变量错误。参考《深入理解Java虚拟机》一书，volatile用于以下场景：

1>操作结果不依赖于变量的当前值，或者可以确保只有一个线程修改变量的值。

2>变量不需要与其他状态变量一起参与不变约束。因此，在使用volatile关键字时，应该小心。不仅仅是简单的类型变量被volatile修改。此变量上的所有操作都是原始操作。当一个变量的值由它以前的值决定时，例如n=n1，n volatile关键字将无效。只有当一个变量的值与其前一个值无关时，对该变量的操作才能是原子级的，例如n=m1，这是原始级别。因此，在使用volatile键时必须小心。如果不确定，可以使用synchronized而不是volatile。

为什么在多核多线程程序中要慎用volatile关键字？

一般来说，volatile关键字有两个用途：一个用于处理ISO C/C中的“异常”内存行为（此用途仅保证编译器不会进行任何优化，并且对多核CPU是否会无序优化没有约束力），另一个用于Java/中。Net（包括visualbasic）Studio）实现高性能并行算法（这种使用通过内存屏障保证CPU/编译器的有序性，通过JVM或CLR保证易失变量读写操作的原子性）。总之，volatile对于多线程编程是非常危险的。当您使用它时，您必须小心您的代码是否以您想要的方式在多核上执行，特别是对于尚未引入内存模型的C/C程序。为了安全起见，我们仍然使用pthread，Java.util.concurrent文件TBB等并行库提供了lock/spinlock、条件变量、barrier、原子变量等同步方法来很好的工作，因为它们的内部实现调用了相应的内存barrier来保证内存的有序性。你只需要确保你的多线程程序没有数据是的，pthreads库也有自己的内存模型，但是它的内存模型有一些缺点，所以直接将多线程内存模型集成到C/C中是一个更好的方法，这也是将来的趋势，而不是在volatile中添加获取和释放语义关键字，如Java/。Net中，我们将提供另一种具有同步语义的原子变量。如果要实现更高性能的无锁算法，或者使用volatile进行同步，首先需要了解CPU的内存模型和编程语言，然后时刻注意原子性和有序性是否得到保证。（注意：没有acquire/release语义的情况下使用volatile变量进行同步是错误的，但是您仍然可以在C/C中使用volatile来修改一个不用于同步的变量（例如事件），它只是一个由不同线程读写的共享变量，但当它的新值可以被另一个线程读取时，就不能保证了。您需要自己做相应的处理）

多个线程可以读一个变量，只有一个线程可以对这个变量进行写，到底要不要加锁？

下面简要解释一下原因：

锁定是因为操作不是原子的。让我们把我的手术作为一个解释。参见下面两个图。

我这个操作需要

看上面的第二个图，你能很清楚地理解这个过程吗？

锁定是为了确保上述三个步骤是原子操作。

回到问题上来，只有一个线程要写，没有竞争，所以不需要锁定。

但是，如果你看第一张图片，因为主内存和本地内存的存在

在一个线程写入后，其他线程无法立即看到它。这就是可见性问题。

添加volatile关键字后，它将在操作后强制工作内存和主内存同步，以确保其他线程可以立即看到它。

volatile关键字在Java中有什么作用？

Volatile是为了防止指令重新排序以确保可见性

对于JVM级别，是为了防止编译器重新排序

同时，对于某些CPU，它们会通过缓存锁或线程来解决缓存可见性

但是，目前很多CPU已经过优化，由于cache一致性MESI会带来性能开销，因此采用storebuffer机制进行异步处理，这种机制会导致指令的无序执行。这会导致可见性问题。

然后volatile将在CPU级别增加内存屏障，以解决由CPU无序执行引起的可见性问题

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