volatile 讲解
1. 可见性案例
public class ApiTest {
public static void main(String[] args) {
final VT vt = new VT();
Thread Thread01 = new Thread(vt);
Thread Thread02 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException ignore) {
}
vt.sign = true;
System.out.println("vt.sign = true 通知 while (!sign) 结束！");
}
});
Thread01.start();
Thread02.start();
}
}
class VT implements Runnable {
public boolean sign = false;
public void run() {
while (!sign) {
}
System.out.println("你坏");
}
}
「这段代码」，是两个线程操作一个变量，程序期望当 sign 在线程 Thread01 被操作 vt.sign = true 时，Thread02 输出 你坏。
但实际上这段代码永远不会输出 你坏，而是一直处于死循环。这是为什么呢？接下来我们就一步步讲解和验证。
2. 加上volatile关键字
我们把 sign 关键字加上 volatitle 描述，如下：
class VT implements Runnable {
public volatile boolean sign = false;
public void run() {
while (!sign) {
}
System.out.println("你坏");
}
}
「测试结果」
vt.sign = true 通知 while (!sign) 结束！
你坏
Process finished with exit code 0
volatile关键字是Java虚拟机提供的的最轻量级的同步机制，它作为一个修饰符出现，用来修饰变量，但是这里不包括局部变量哦
在添加 volatile 关键字后，程序就符合预期的输出了 你坏。从我们对 volatile 的学习认知可以知道。volatile关键字是 JVM 提供的最轻量级的同步机制，用来修饰变量，用来保证变量对所有线程可见性。
正在修饰后可以让字段在线程见可见，那么这个属性被修改值后，可以及时的在另外的线程中做出相应的反应。
3. volatile怎么保证的可见性
3.1 无volatile时，内存变化
无volatile时，内存变化首先是当 sign 没有 volatitle 修饰时 public boolean sign = false;，线程01对变量进行操作，线程02并不会拿到变化的值。所以程序也就不会输出结果 “你坏”
3.2 有volatile时，内存变化
有volatile时，内存变化当我们把变量使用 volatile 修饰时 public volatile boolean sign = false;，线程01对变量进行操作时，会把变量变化的值强制刷新的到主内存。当线程02获取值时，会把自己的内存里的 sign 值过期掉，之后从主内存中读取。所以添加关键字后程序如预期输出结果。
4. 反编译解毒可见性
类似这样有深度的技术知识，最佳的方式就是深入理解原理，看看它到底做了什么才保证的内存可见性操作。
4.1 查看JVM指令「指令」：javap -v -p VT
public volatile boolean sign;
descriptor: Z
flags: ACC_PUBLIC, ACC_VOLATILE
org.itstack.interview.test.VT();
descriptor: ()V
flags:
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."":()V
4: aload_0
5: iconst_0
6: putfield #2 // Field sign:Z
9: return
LineNumberTable:
line 35: 0
line 37: 4
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 10 0 this Lorg/itstack/interview/test/VT;
public void run();
descriptor: ()V
flags: ACC_PUBLIC
Code:
stack=2, locals=1, args_size=1
0: aload_0
1: getfield #2 // Field sign:Z
4: ifne 10
7: goto 0
10: getstatic #3 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream;
13: ldc #4 // String 你坏
15: invokevirtual #5 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V
18: return
LineNumberTable:
line 40: 0
line 42: 10
line 43: 18
LocalVariableTable:
Start Length Slot Name Signature
0 19 0 this Lorg/itstack/interview/test/VT;
StackMapTable: number_of_entries = 2
frame_type = 0 /* same */
frame_type = 9 /* same */
}
从JVM指令码中只会发现多了，ACC_VOLATILE，并没有什么其他的点。所以，也不能看出是怎么实现的可见性。
4.2 查看汇编指令
通过Class文件查看汇编，需要下载 hsdis-amd64.dll 文件，复制到 JAVA_HOME\jre\bin\server目录下。下载资源如下：
- http://vorboss.dl.sourceforge.net/project/fcml/fcml-1.1.1/hsdis-1.1.1-win32-amd64.zip
- http://vorboss.dl.sourceforge.net/project/fcml/fcml-1.1.1/hsdis-1.1.1-win32-i386.zip
另外是执行命令，包括：
- 基础指令：
java -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly - 指定打印：
-XX:CompileCommand=dontinline,类名.方法名 - 指定打印：
-XX:CompileCommand=compileonly,类名.方法名
最终使用：java -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:CompileCommand=dontinline,ApiTest.main -XX:CompileCommand=compileonly,ApiTest.mian
指令可以在IDEA中的 Terminal 里使用，也可以到 DOS黑窗口中使用
「另外」，为了更简单的使用，我们把指令可以配置到idea的 VM options 里，如下图：
Idea VM options 配置编译指令配置完成后，不出意外的运行结果如下：
Loaded disassembler from C:\Program Files\Java\jdk1.8.0_161\jre\bin\server\hsdis-amd64.dll
Decoding compiled method 0x0000000003744990:
Code:
Argument 0 is unknown.RIP: 0x3744ae0 Code size: 0x00000110
[Disassembling for mach='amd64']
[Entry Point]
[Constants]
# {method} {0x000000001c853d18} 'getSnapshotTransformerList' '()[Lsun/instrument/TransformerManager$TransformerInfo;' in 'sun/instrument/TransformerManager'
# [sp+0x40] (sp of caller)
0x0000000003744ae0: mov r10d,dword ptr [rdx+8h]
0x0000000003744ae4: shl r10,3h
0x0000000003744ae8: cmp r10,rax
0x0000000003744aeb: jne 3685f60h ; {runtime_call}
0x0000000003744af1: nop word ptr [rax+rax+0h]
0x0000000003744afc: nop
[Verified Entry Point]
0x0000000003744b00: mov dword ptr [rsp+0ffffffffffffa000h],eax
0x0000000003744b07: push rbp
0x0000000003744b08: sub rsp,30h ;*aload_0
; - sun.instrument.TransformerManager::getSnapshotTransformerList@0 (line 166)
0x0000000003744b0c: mov eax,dword ptr [rdx+10h]
0x0000000003744b0f: shl rax,3h ;*getfield mTransformerList
; - sun.instrument.TransformerManager::getSnapshotTransformerList@1 (line 166)
0x0000000003744b13: add rsp,30h
...
「运行结果就是汇编指令」，比较多这里就不都放了。我们只观察????重点部分：
0x0000000003324cda: mov 0x74(%r8),%edx ;*getstatic state
; - VT::run@28 (line 27)
0x0000000003324cde: inc %edx
0x0000000003324ce0: mov %edx,0x74(%r8)
0x0000000003324ce4: lock addl $0x0,(%rsp) ;*putstatic state
; - VT::run@33 (line 27)
编译后的汇编指令中，有volatile关键字和没有volatile关键字，主要差别在于多了一个 lock addl $0x0,(%rsp)，也就是lock的前缀指令。
「lock指令」相当于一个内存屏障，它保证如下三点：
- 重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置。
那么，这里的1、3就是用来保证被修饰的变量，保证内存可见性。
5. 不加volatile也可见吗
有质疑就要有验证
我们现在再把例子修改下，在 while (!sign) 循环体中添加一段执行代码，如下；
class VT implements Runnable {
public boolean sign = false;
public void run() {
while (!sign) {
System.out.println("你好");
}
System.out.println("你坏");
}
}
修改后去掉了 volatile 关键字，并在while循环中添加一段代码。现在的运行结果是：
...
你好
你好
你好
vt.sign = true 通知 while (!sign) 结束！
你坏
Process finished with exit code 0
