三面阿里竟然败在了volatile关键字上
今天闲来无事跟同事 大帆 闲聊，
SoWhat：麦叔听说你偷偷面阿里啦，面的咋样？
大帆：一面挺简单的，主要问了一些基本的数据结构跟算法，还问了下 HashMap的十大常见基本问题。我都答案上来了，还问了我JDK7环，幸亏你那个 HashMap环 绘制的牛逼，我答的不错就让我准备二面了。
SoWhat：二面类？
大帆：二面问了我一些JVM的问题，问我对于JVM内存模型的理解，还有GC的常见理解，最终还问了我下类加载机制，我看你之前水过这个 JVM系列，就依葫芦画瓢答上来了，让我准备三面。
SoWhat：大帆这波可以啊，三面问的啥啊？
大帆：三面问了我一些CAS、Lock、AQS跟 ConcurrentHashMap 的底层实现什么的，还问了我下 线程池 的七大参数跟四大拒绝策略，以及使用注意事项。我看你水过 并发编程系列，也就答上来了。
Sowhat：厉害啊这是要过的节奏阿！
大帆：过个锤子，三面的这个总监最后竟然问了我下我对volatile的底层原理。你妹的你么水，我就答了一些基本的可见性跟弱原子性，然后我感觉面试官不太满意啊！
Sowhat：额好吧，那我抓紧再水文写下个关于volatile的使用。
使用
volatile变量自身具有下列特性相信大家都知道：
❝❞
可见性。对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。 原子性：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。
其中第二点可以理解为把对 volatile 变量的单个读/写，看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步,就跟下面的SoWhat跟SynSoWhat功能类似哦。
class SoWhat{
volatile int i = 0; // volatile修饰的变量
public int getI(){
return i;// 单个volatile变量的读
}
public void setI(int j){
this.i = j; // 单个volatile 变量的写
}
public void inc(){
i++;//复合多个volatile 变量
}
}
class SynSoWhat{
int i = 0;
public synchronized int getI(){
return i;
}
public synchronized void setI(int j){
this.i = j;
}
public void inc(){ // 普通方法调用
int tmp = getI(); // 调用已同步方法
tmp = tmp + 1;//普通写方法
setI(tmp);// 调用已同步方法
}
}
写理解
volatile写的内存语义如下：
❝当写一个
❞volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地中的共享变量值刷新到主内存。
public class VolaSemanteme {
int a = 0;
volatile boolean flag = false; // 这是重点哦
public void init() {
a = 1;
flag = true;
//.......
}
public void use() {
if (flag) {
int i = a * a;
}
//.......
}
}
线程A调用init方法，线程B调用use方法。
读理解
volatile读的内存语义如下：
❝当读一个volatile变量时，JMM会把该线程对应的本地内存置为
❞无效。线程接下来将从主内存中读取共享变量。
public class VolaSemanteme {
int a = 0;
volatile boolean flag = false; // 这是重点哦
public void init() {
a = 1;
flag = true;
//.......
}
public void use() {
if (flag) {
int i = a * a;
}
//.......
}
}
流程图大致是这样的：
volatile 指令重排
volatile 变量的内存可见性是基于内存屏障（Memory Barrier）实现。关于内存屏障的具体讲解以前写过不再重复，JMM装逼于无形这里说过。总结来说就是JMM内部会有指令重排，并且会有af-if-serial跟happen-before的理念来保证指令重拍的正确性。内存屏障就是基于4个汇编级别的关键字来禁止指令重排的，其中volatile的重拍规则如下：
❝❞
第一个为读操作时，第二个任何操作不可重排序到第一个前面。 第二个为写操作时，第一个任何操作不可重排序到第二个后面。 第一个为写操作时，第二个的读写操作也不运行重排序。
volatile写底层实现
JMM对volatile的内存屏障插入策略
❝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。
❞
volatile 读底层
JMM对volatile的内存屏障插入策略
❝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。
❞
其中重点说下volatile读后面为什么跟了个LoadLoad。加入我有如下代码 AB两个线程执行，B线程的flag获取下面的读被提前了。
volatile的实现原理
有volatile变量修饰的共享变量进行写操作的时候会使用CPU提供的Lock前缀指令。在CPU级别的功能如下：
❝❞
将当前处理器缓存行的数据写回到「系统内存」 这个写回内存的操作会告知在其他CPU你们拿到的变量是无效的下一次使用时候要重新共享内存拿。
我们可以通过jitwatch对简单的代码进行详细的反汇编看一下。
package com.sowhat.demo;
public class VolaSemanteme {
int unvloatileVal = 0;
volatile boolean flag = false;
public void init() {
unvloatileVal = 1;
flag = true; // 第九行哦
}
public void use() {
if (flag) {
int LocalA = unvloatileVal;
if (LocalA == 0) {
throw new RuntimeException("error");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
VolaSemanteme volaSemanteme = new VolaSemanteme();
volaSemanteme.init();
volaSemanteme.use();
}
}
对普通变量的赋值操作：volatile变量的赋值操作。
0x0000000114ce95cb: lock addl $0x0,(%rsp) ;*putfield flag
; - com.sowhat.demo.VolaSemanteme::init@7 (line 9)