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台式机&硬件面试官最爱的 volatile 关键字，这些问题你都搞懂了没？( 三 )


第一个条件的限制使 volatile 变量不能用作线程安全计数器 。 虽然增量操作（i++）看上去类似一个单独操作 ， 实际上它是一个由（读取－修改－写入）操作序列组成的组合操作 ， 必须以原子方式执行 ， 而 volatile 不能提供必须的原子特性 。
实现正确的操作需要使 i 的值在操作期间保持不变 ， 而 volatile 变量无法实现这点 。
在以下两种情况下都必须使用volatile：
1、状态的改变 。
2、读多写少的情况 。
具体如下：
// 场景一：状态改变 /** * 双重检查（DCL） */public class Sun { private static volatile Sun sunInstance private Sun() { } public static Sun getSunInstance() { if (sunInstance == null) { synchronized (Sun.class) { if (sunInstance == null){ sunInstance = new Sun() } } } return sunInstance }} // 场景二：读多写少 public class VolatileTest { private volatile int value //读操作 ， 没有synchronized ， 提高性能 public int getValue() { return value } //写操作 ， 必须synchronized 。 因为x++不是原子操作 public synchronized int increment() { return value++ }}
问题来了 ， volatile是如何防止指令重排序优化的呢？
答：
volatile关键字通过 “内存屏障” 的方式来防止指令被重排序 ， 为了实现volatile的内存语义 ， 编译器在生成字节码时 ， 会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序 。 大多数的处理器都支持内存屏障的指令 。
对于编译器来说 ， 发现一个最优布置来最小化插入屏障的总数几乎不可能 ， 为此 ， Java内存模型采取保守策略 。 下面是基于保守策略的JMM内存屏障插入策略：
在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障 。
在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障 。
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障 。
在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障 。
知识拓展：内存屏障：
内存屏障（Memory Barrier ， 或有时叫做内存栅栏 ， Memory Fence）是一种CPU指令 ， 用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题 。 Java编译器也会根据内存屏障的规则禁止重排序 。
内存屏障可以被分为以下几种类型：
LoadLoad屏障：对于这样的语句Load1 LoadLoad Load2 ， 在Load2及后续读取操作要读取的数据被访问前 ， 保证Load1要读取的数据被读取完毕 。
StoreStore屏障：对于这样的语句Store1 StoreStore Store2 ， 在Store2及后续写入操作执行前 ， 保证Store1的写入操作对其它处理器可见 。
LoadStore屏障：对于这样的语句Load1 LoadStore Store2 ， 在Store2及后续写入操作被刷出前 ， 保证Load1要读取的数据被读取完毕 。
StoreLoad屏障：对于这样的语句Store1 StoreLoad Load2 ， 在Load2及后续所有读取操作执行前 ， 保证Store1的写入对所有处理器可见 。 它的开销是四种屏障中最大的 。 在大多数处理器的实现中 ， 这个屏障是个万能屏障 ， 兼具其它三种内存屏障的功能 。

台式机&硬件面试官最爱的 volatile 关键字，这些问题你都搞懂了没？
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