volatile

就象大家更熟悉的const一樣，volatile是一個(gè)類(lèi)型修飾符（type specifier）。它是被設(shè)計(jì)用來(lái)修飾被不同線程訪問(wèn)和修改的變量。如果沒(méi)有volatile，基本上會(huì)導(dǎo)致這樣的結(jié)果：要么無(wú)法編寫(xiě)多線程程序，要么編譯器失去大量?jī)?yōu)化的機(jī)會(huì)。

目 錄

1作用

2幾個(gè)例子

3使用地方

4代碼

5正確使用

5.1?簡(jiǎn)介

5.2?Volatile 變量

5.3?正確使用 volatile 變量的條件

6使用Volatile的方法

6.1?性能考慮

6.2?正確使用 volatile 的模式

7英文單詞

1作用

volatile的作用： 作為指令關(guān)鍵字，確保本條指令不會(huì)因編譯器的優(yōu)化而省略，且要求每次直接讀值. 簡(jiǎn)單地說(shuō)就是防止編譯器對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化.比如如下程序： XBYTE[2]=0x55; XBYTE[2]=0x56; XBYTE[2]=0x57; XBYTE[2]=0x58; 對(duì)外部硬件而言，上述四條語(yǔ)句分別表示不同的操作，會(huì)產(chǎn)生四種不同的動(dòng)作，但是編譯器就不能像對(duì)待純粹的程序那樣對(duì)上述四條語(yǔ)句進(jìn)行優(yōu)化，只認(rèn)為XBYTE[2]=0x58（即忽略前三條語(yǔ)句，只產(chǎn)生一條機(jī)器代碼）。如果鍵入volatile，則編譯器會(huì)逐一的進(jìn)行編譯并產(chǎn)生相應(yīng)的機(jī)器代碼（四條）.

2幾個(gè)例子

推薦一個(gè)定義為volatile的變量是說(shuō)這變量可能會(huì)被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會(huì)去假設(shè)這個(gè)變量的值了。精確地說(shuō)就是，優(yōu)化器在用到這個(gè)變量時(shí)必須每次都小心地重新讀取這個(gè)變量的值，而不是使用保存在寄存器里的備份。下面是volatile變量的幾個(gè)例子： 1）. 并行設(shè)備的硬件寄存器（如：狀態(tài)寄存器） 2）. 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問(wèn)到的非自動(dòng)變量（Non-automatic variables) 3）. 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量 這是區(qū)分C程序員和嵌入式系統(tǒng)程序員的最基本的問(wèn)題：嵌入式系統(tǒng)程序員經(jīng)常同硬件、中斷、RTOS等等打交道，所有這些都要求使用volatile變量。不懂得volatile內(nèi)容將會(huì)帶來(lái)災(zāi)難。 假設(shè)被面試者正確地回答了這是問(wèn)題（嗯，懷疑是否會(huì)是這樣），我將稍微深究一下，看一下這家伙是不是真正懂得volatile完全的重要性。 1）. 一個(gè)參數(shù)既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什么。 2）. 一個(gè)指針可以是volatile 嗎？解釋為什么。 3）. 下面的函數(shù)被用來(lái)計(jì)算某個(gè)整數(shù)的平方，它能實(shí)現(xiàn)預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)嗎？如果不能，試回答存在什么問(wèn)題： int square(volatile int *ptr) { return *ptr * *ptr; } 下面是答案： 1）. 是的。一個(gè)例子是只讀的狀態(tài)寄存器。它是volatile因?yàn)樗赡鼙灰庀氩坏降馗淖儭Ｋ莄onst因?yàn)槌绦虿粦?yīng)該試圖去修改它。 2）. 是的。盡管這并不很常見(jiàn)。一個(gè)例子是當(dāng)一個(gè)中斷服務(wù)子程序修改一個(gè)指向一個(gè)buffer的指針時(shí)。 3）. 這段代碼是個(gè)惡作劇。這段代碼的目的是用來(lái)返指針*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一個(gè)volatile型參數(shù)，編譯器將產(chǎn)生類(lèi)似下面的代碼： int square(volatile int *ptr) { int a,b; a = *ptr; b = *ptr; return a * b; } 由于*ptr的值可能在兩次取值語(yǔ)句之間發(fā)生改變，因此a和b可能是不同的。結(jié)果，這段代碼可能返回的不是你所期望的平方值！正確的代碼如下： long square(volatile int *ptr) { int a; a = *ptr; return a * a; } 講講個(gè)人理解： 關(guān)鍵在于兩個(gè)地方： ⒈編譯器的優(yōu)化（請(qǐng)高手幫我看看下面的理解） 在本次線程內(nèi)，當(dāng)讀取一個(gè)變量時(shí)，為提高存取速度，編譯器優(yōu)化時(shí)有時(shí)會(huì)先把變量讀取到一個(gè)寄存器中；以后再取變量值時(shí)，就直接從寄存器中取值； 當(dāng)變量值在本線程里改變時(shí)，會(huì)同時(shí)把變量的新值copy到該寄存器中，以便保持一致 當(dāng)變量在因別的線程等而改變了值，該寄存器的值不會(huì)相應(yīng)改變，從而造成應(yīng)用程序讀取的值和實(shí)際的變量值不一致 當(dāng)該寄存器在因別的線程等而改變了值，原變量的值不會(huì)改變，從而造成應(yīng)用程序讀取的值和實(shí)際的變量值不一致 舉一個(gè)不太準(zhǔn)確的例子： 發(fā)薪資時(shí)，會(huì)計(jì)每次都把員工叫來(lái)登記他們的銀行卡號(hào)；一次會(huì)計(jì)為了省事，沒(méi)有即時(shí)登記，用了以前登記的銀行卡號(hào)；剛好一個(gè)員工的銀行卡丟了，已掛失該銀行卡號(hào)；從而造成該員工領(lǐng)不到工資 員工 －－ 原始變量地址 銀行卡號(hào) －－ 原始變量在寄存器的備份 ⒉ 在什么情況下會(huì)出現(xiàn) 1）. 并行設(shè)備的硬件寄存器 2）. 一個(gè)中斷服務(wù)子程序中會(huì)訪問(wèn)到的非自動(dòng)變量（Non-automatic variables) 3）. 多線程應(yīng)用中被幾個(gè)任務(wù)共享的變量 補(bǔ)充：volatile應(yīng)該解釋為“直接存取原始內(nèi)存地址”比較合適，“易變的”這種解釋簡(jiǎn)直有點(diǎn)誤導(dǎo)人； “易變”是因?yàn)橥庠谝蛩匾鸬?#xff0c;像多線程，中斷等，并不是因?yàn)橛胿olatile修飾了的變量就是“易變”了，假如沒(méi)有外因，即使用volatile定義，它也不會(huì)變化； 而用volatile定義之后，其實(shí)這個(gè)變量就不會(huì)因外因而變化了，可以放心使用了； 大家看看前面那種解釋（易變的）是不是在誤導(dǎo)人 volatile關(guān)鍵字是一種類(lèi)型修飾符，用它聲明的類(lèi)型變量表示可以被某些編譯器未知的因素更改，比如：操作系統(tǒng)、硬件或者其它線程等。遇到這個(gè)關(guān)鍵字聲明的變量，編譯器對(duì)訪問(wèn)該變量的代碼就不再進(jìn)行優(yōu)化，從而可以提供對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪問(wèn)。 使用該關(guān)鍵字的例子如下： int volatile nVint; >>>>；當(dāng)要求使用volatile 聲明的變量的值的時(shí)候，系統(tǒng)總是重新從它所在的內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)，即使它前面的指令剛剛從該處讀取過(guò)數(shù)據(jù)。而且讀取的數(shù)據(jù)立刻被保存。 例如： volatile int i=10; int a = i; ... //其他代碼，并未明確告訴編譯器，對(duì)i進(jìn)行過(guò)操作 int b = i; >>>>volatile 指出 i是隨時(shí)可能發(fā)生變化的，每次使用它的時(shí)候必須從i的地址中讀取，因而編譯器生成的匯編代碼會(huì)重新從i的地址讀取數(shù)據(jù)放在b中。而優(yōu)化做法是，由于編譯器發(fā)現(xiàn)兩次從i讀數(shù)據(jù)的代碼之間的代碼沒(méi)有對(duì)i進(jìn)行過(guò)操作，它會(huì)自動(dòng)把上次讀的數(shù)據(jù)放在b中。而不是重新從i里面讀。這樣一來(lái)，如果i是一個(gè)寄存器變量或者表示一個(gè)端口數(shù)據(jù)就容易出錯(cuò)，所以說(shuō)volatile可以保證對(duì)特殊地址的穩(wěn)定訪問(wèn)。 >>>>；注意，在vc6中，一般調(diào)試模式?jīng)]有進(jìn)行代碼優(yōu)化，所以這個(gè)關(guān)鍵字的作用看不出來(lái)。下面通過(guò)插入?yún)R編代碼，測(cè)試有無(wú)volatile關(guān)鍵字，對(duì)程序最終代碼的影響： >>>>；首先，用classwizard建一個(gè)win32 console工程，插入一個(gè)voltest.cpp文件，輸入下面的代碼： >> #i nclude <stdio.h> void main() { int i=10; int a = i; printf("i= %d",a); //下面匯編語(yǔ)句的作用就是改變內(nèi)存中i的值，但是又不讓編譯器知道 __asm { mov dword ptr [ebp-4],20h } int b = i; printf("i= %d",b); } 然后，在調(diào)試版本模式運(yùn)行程序，輸出結(jié)果如下： i = 10 i = 32 然后，在release版本模式運(yùn)行程序，輸出結(jié)果如下： i = 10 i = 10 輸出的結(jié)果明顯表明，release模式下，編譯器對(duì)代碼進(jìn)行了優(yōu)化，第二次沒(méi)有輸出正確的i值。下面，我們把 i的聲明加上volatile關(guān)鍵字，看看有什么變化： #i nclude <stdio.h> void main() { volatile int i=10; int a = i; printf("i= %d",a); __asm { mov dword ptr [ebp-4],20h } int b = i; printf("i= %d",b); } 分別在調(diào)試版本和release版本運(yùn)行程序，輸出都是： i = 10 i = 32 這說(shuō)明這個(gè)關(guān)鍵字發(fā)揮了它的作用！ －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ volatile對(duì)應(yīng)的變量可能在你的程序本身不知道的情況下發(fā)生改變 比如多線程的程序，共同訪問(wèn)的內(nèi)存當(dāng)中，多個(gè)程序都可以操縱這個(gè)變量 你自己的程序，是無(wú)法判定何時(shí)這個(gè)變量會(huì)發(fā)生變化 還比如，他和一個(gè)外部設(shè)備的某個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)，當(dāng)外部設(shè)備發(fā)生操作的時(shí)候，通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序和中斷事件，系統(tǒng)改變了這個(gè)變量的數(shù)值，而你的程序并不知道。 對(duì)于volatile類(lèi)型的變量，系統(tǒng)每次用到他的時(shí)候都是直接從對(duì)應(yīng)的內(nèi)存當(dāng)中提取，而不會(huì)利用cache當(dāng)中的原有數(shù)值，以適應(yīng)它的未知何時(shí)會(huì)發(fā)生的變化，系統(tǒng)對(duì)這種變量的處理不會(huì)做優(yōu)化——顯然也是因?yàn)樗臄?shù)值隨時(shí)都可能變化的情況。 -------------------------------------------------------------------------------- 典型的例子 for (int i=0; i<100000; i++); 這個(gè)語(yǔ)句用來(lái)測(cè)試空循環(huán)的速度的 但是編譯器肯定要把它優(yōu)化掉，根本就不執(zhí)行 如果你寫(xiě)成 for (volatile int i=0; i<100000; i++); 它就會(huì)執(zhí)行了 volatile的本意是“易變的” 由于訪問(wèn)寄存器的速度要快過(guò)RAM，所以編譯器一般都會(huì)作減少存取外部RAM的優(yōu)化。比如： static int i=0; int main(void) { ... while ⑴ { if (i) dosomething(); } } /* Interrupt service routine. */ void ISR_2(void) { i=1; } 程序的本意是希望ISR_2中斷產(chǎn)生時(shí)，在main當(dāng)中調(diào)用dosomething函數(shù)，但是，由于編譯器判斷在main函數(shù)里面沒(méi)有修改過(guò)i，因此 可能只執(zhí)行一次對(duì)從i到某寄存器的讀操作，然后每次if判斷都只使用這個(gè)寄存器里面的“i副本”，導(dǎo)致dosomething永遠(yuǎn)也不會(huì)被 調(diào)用。如果將變量加上volatile修飾，則編譯器保證對(duì)此變量的讀寫(xiě)操作都不會(huì)被優(yōu)化（肯定執(zhí)行）。此例中i也應(yīng)該如此說(shuō)明。

3使用地方

一般說(shuō)來(lái)，volatile用在如下的幾個(gè)地方： 1、中斷服務(wù)程序中修改的供其它程序檢測(cè)的變量需要加volatile； 2、多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志應(yīng)該加volatile； 3、存儲(chǔ)器映射的硬件寄存器通常也要加volatile說(shuō)明，因?yàn)槊看螌?duì)它的讀寫(xiě)都可能有不同意義； 另外，以上這幾種情況經(jīng)常還要同時(shí)考慮數(shù)據(jù)的完整性（相互關(guān)聯(lián)的幾個(gè)標(biāo)志讀了一半被打斷了重寫(xiě)），在1中可以通過(guò)關(guān)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)，2中可以禁止任務(wù)調(diào)度，3中則只能依靠硬件的良好設(shè)計(jì)了。

4代碼

下面我們來(lái)一個(gè)個(gè)說(shuō)明。 考慮下面的代碼： 代碼： class Gadget { public: void Wait() { while (!flag_) { Sleep（1000); // sleeps for 1000 milliseconds } } void Wakeup() { flag_ = true; } ... private: bool flag_; }; 上面代碼中Gadget::Wait的目的是每過(guò)一秒鐘去檢查一下flag_成員變量，當(dāng)flag_被另一個(gè)線程設(shè)為true時(shí)，該函數(shù)才會(huì)返回。至少這是程序作者的意圖，然而，這個(gè)Wait函數(shù)是錯(cuò)誤的。 假設(shè)編譯器發(fā)現(xiàn)Sleep（1000）是調(diào)用一個(gè)外部的庫(kù)函數(shù)，它不會(huì)改變成員變量flag_，那么編譯器就可以斷定它可以把flag_緩存在寄存器中，以后可以訪問(wèn)該寄存器來(lái)代替訪問(wèn)較慢的主板上的內(nèi)存。這對(duì)于單線程代碼來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的優(yōu)化，但是在現(xiàn)在這種情況下，它破壞了程序的正確性：當(dāng)你調(diào)用了某個(gè)Gadget的Wait函數(shù)后，即使另一個(gè)線程調(diào)用了Wakeup，Wait還是會(huì)一直循環(huán)下去。這是因?yàn)閒lag_的改變沒(méi)有反映到緩存它的寄存器中去。編譯器的優(yōu)化未免有點(diǎn)太……樂(lè)觀了。 在大多數(shù)情況下，把變量緩存在寄存器中是一個(gè)非常有價(jià)值的優(yōu)化方法，如果不用的話很可惜。C和C++給你提供了顯式禁用這種緩存優(yōu)化的機(jī)會(huì)。如果你聲明變量是使用了volatile修飾符，編譯器就不會(huì)把這個(gè)變量緩存在寄存器里——每次訪問(wèn)都將去存取變量在內(nèi)存中的實(shí)際位置。這樣你要對(duì)Gadget的Wait/Wakeup做的修改就是給flag_加上正確的修飾： class Gadget { public: ... as above ... private: volatile bool flag_; }; 在Java中設(shè)置變量值的操作，除了long和double類(lèi)型的變量外都是原子操作，也就是說(shuō)，對(duì)于變量值的簡(jiǎn)單讀寫(xiě)操作沒(méi)有必要進(jìn)行同步。 這在JJVM 1.2之前，Java的內(nèi)存模型實(shí)現(xiàn)總是從主存讀取變量，是不需要進(jìn)行特別的注意的。而隨著JJVM的成熟和優(yōu)化，現(xiàn)在在多線程環(huán)境下volatile關(guān)鍵字的使用變得非常重要。 在當(dāng)前的Java內(nèi)存模型下，線程可以把變量保存在本地內(nèi)存（比如機(jī)器的寄存器）中，而不是直接在主存中進(jìn)行讀寫(xiě)。這就可能造成一個(gè)線程在主存中修改了一個(gè)變量的值，而另外一個(gè)線程還繼續(xù)使用它在寄存器中的變量值的拷貝，造成數(shù)據(jù)的不一致。 要解決這個(gè)問(wèn)題，只需要像在本程序中的這樣，把該變量聲明為volatile（不穩(wěn)定的）即可，這就指示JJVM，這個(gè)變量是不穩(wěn)定的，每次使用它都到主存中進(jìn)行讀取。一般說(shuō)來(lái)，多任務(wù)環(huán)境下各任務(wù)間共享的標(biāo)志都應(yīng)該加volatile修飾。 Volatile修飾的成員變量在每次被線程訪問(wèn)時(shí)，都強(qiáng)迫從共享內(nèi)存中重讀該成員變量的值。而且，當(dāng)成員變量發(fā)生變化時(shí)，強(qiáng)迫線程將變化值回寫(xiě)到共享內(nèi)存。這樣在任何時(shí)刻，兩個(gè)不同的線程總是看到某個(gè)成員變量的同一個(gè)值。 Java語(yǔ)言規(guī)范中指出：為了獲得最佳速度，允許線程保存共享成員變量的私有拷貝，而且只當(dāng)線程進(jìn)入或者離開(kāi)同步代碼塊時(shí)才與共享成員變量的原始值對(duì)比。 這樣當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)與某個(gè)對(duì)象交互時(shí)，就必須要注意到要讓線程及時(shí)的得到共享成員變量的變化。 而volatile關(guān)鍵字就是提示JVM：對(duì)于這個(gè)成員變量不能保存它的私有拷貝，而應(yīng)直接與共享成員變量交互。 使用建議：在兩個(gè)或者更多的線程訪問(wèn)的成員變量上使用volatile。當(dāng)要訪問(wèn)的變量已在synchronized代碼塊中，或者為常量時(shí)，不必使用。 由于使用volatile屏蔽掉了JVM中必要的代碼優(yōu)化，所以在效率上比較低，因此一定在必要時(shí)才使用此關(guān)鍵字。

5正確使用

簡(jiǎn)介

Java? 語(yǔ)言包含兩種內(nèi)在的同步機(jī)制：同步塊（或方法）和 volatile 變量。這兩種機(jī)制的提出都是為了實(shí)現(xiàn)代碼線程的安全性。其中 Volatile變量的同步性較差（但有時(shí)它更簡(jiǎn)單并且開(kāi)銷(xiāo)更低），而且其使用也更容易出錯(cuò)。在這期的Java 理論與實(shí)踐中，Brian Goetz 將介紹幾種正確使用 volatile變量的模式，并針對(duì)其適用性限制提出一些建議。 Java 語(yǔ)言中的 volatile變量可以被看作是一種 “程度較輕的 synchronized”；與 synchronized 塊相比，volatile 變量所需的編碼較少，并且運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷(xiāo)也較少，但是它所能實(shí)現(xiàn)的功能也僅是 synchronized 的一部分。本文介紹了幾種有效使用 volatile變量的模式，并強(qiáng)調(diào)了幾種不適合使用 volatile 變量的情形。 鎖提供了兩種主要特性：互斥（mutual exclusion）和可見(jiàn)性（visibility）。互斥即一次只允許一個(gè)線程持有某個(gè)特定的鎖，因此可使用該特性實(shí)現(xiàn)對(duì)共享數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)訪問(wèn)協(xié)議，這樣，一次就只有一個(gè)線程能夠使用該共享數(shù)據(jù)。可見(jiàn)性要更加復(fù)雜一些，它必須確保釋放鎖之前對(duì)共享數(shù)據(jù)做出的更改對(duì)于隨后獲得該鎖的另一個(gè)線程是可見(jiàn)的 —— 如果沒(méi)有同步機(jī)制提供的這種可見(jiàn)性保證，線程看到的共享變量可能是修改前的值或不一致的值，這將引發(fā)許多嚴(yán)重問(wèn)題。

Volatile 變量

Volatile變量具有 synchronized 的可見(jiàn)性特性，但是不具備原子特性。這就是說(shuō)線程能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn) volatile變量的最新值。Volatile變量可用于提供線程安全，但是只能應(yīng)用于非常有限的一組用例：多個(gè)變量之間或者某個(gè)變量的當(dāng)前值與修改后值之間沒(méi)有約束。因此，單獨(dú)使用 volatile 還不足以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器、互斥鎖或任何具有與多個(gè)變量相關(guān)的不變式（Invariants）的類(lèi)（例如 “start <=end”）。 出于簡(jiǎn)易性或可伸縮性的考慮，您可能傾向于使用 volatile變量而不是鎖。當(dāng)使用 volatile變量而非鎖時(shí)，某些習(xí)慣用法（idiom）更加易于編碼和閱讀。此外，volatile變量不會(huì)像鎖那樣造成線程阻塞，因此也很少造成可伸縮性問(wèn)題。在某些情況下，如果讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寫(xiě)操作，volatile變量還可以提供優(yōu)于鎖的性能優(yōu)勢(shì)。

正確使用 volatile 變量的條件

您只能在有限的一些情形下使用 volatile變量替代鎖。要使 volatile變量提供理想的線程安全，必須同時(shí)滿足下面兩個(gè)條件： ● 對(duì)變量的寫(xiě)操作不依賴于當(dāng)前值。 ● 該變量沒(méi)有包含在具有其他變量的不變式中。 實(shí)際上，這些條件表明，可以被寫(xiě)入 volatile變量的這些有效值獨(dú)立于任何程序的狀態(tài)，包括變量的當(dāng)前狀態(tài)。 第一個(gè)條件的限制使 volatile變量不能用作線程安全計(jì)數(shù)器。雖然增量操作（x++）看上去類(lèi)似一個(gè)單獨(dú)操作，實(shí)際上它是一個(gè)由讀取－修改－寫(xiě)入操作序列組成的組合操作，必須以原子方式執(zhí)行，而 volatile 不能提供必須的原子特性。實(shí)現(xiàn)正確的操作需要使 x 的值在操作期間保持不變，而 volatile變量無(wú)法實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。（然而，如果將值調(diào)整為只從單個(gè)線程寫(xiě)入，那么可以忽略第一個(gè)條件。） 大多數(shù)編程情形都會(huì)與這兩個(gè)條件的其中之一沖突，使得 volatile變量不能像 synchronized 那樣普遍適用于實(shí)現(xiàn)線程安全。清單 1 顯示了一個(gè)非線程安全的數(shù)值范圍類(lèi)。它包含了一個(gè)不變式 —— 下界總是小于或等于上界。

6使用Volatile的方法

清單 1. 非線程安全的數(shù)值范圍類(lèi)

@NotThreadSafe public class NumberRange { private int lower,upper; public int getLower() { return lower; } public int getUpper() { return upper; } public void setLower(int value) { if (value > upper) throw new IllegalArgumentException(...); lower = value; } public void setUpper(int value) { if (value < lower) throw new IllegalArgumentException(...); upper = value; } }

這種方式限制了范圍的狀態(tài)變量，因此將 lower 和 upper 字段定義為 volatile 類(lèi)型不能夠充分實(shí)現(xiàn)類(lèi)的線程安全；從而仍然需要使用同步。否則，如果湊巧兩個(gè)線程在同一時(shí)間使用不一致的值執(zhí)行 setLower 和 setUpper 的話，則會(huì)使范圍處于不一致的狀態(tài)。例如，如果初始狀態(tài)是 (0,5），同一時(shí)間內(nèi)，線程 A 調(diào)用 setLower⑷ 并且線程 B 調(diào)用 setUpper⑶，顯然這兩個(gè)操作交叉存入的值是不符合條件的，那么兩個(gè)線程都會(huì)通過(guò)用于保護(hù)不變式的檢查，使得最后的范圍值是 （4,3） —— 一個(gè)無(wú)效值。至于針對(duì)范圍的其他操作，我們需要使 setLower() 和 setUpper() 操作原子化 —— 而將字段定義為 volatile 類(lèi)型是無(wú)法實(shí)現(xiàn)這一目的的。

性能考慮

使用 volatile變量的主要原因是其簡(jiǎn)易性：在某些情形下，使用 volatile 變量要比使用相應(yīng)的鎖簡(jiǎn)單得多。使用 volatile變量次要原因是其性能：某些情況下，volatile 變量同步機(jī)制的性能要優(yōu)于鎖。 很難做出準(zhǔn)確、全面的評(píng)價(jià)，例如 “X 總是比 Y 快”，尤其是對(duì) JJVM 內(nèi)在的操作而言。（例如，某些情況下 JVM 也許能夠完全刪除鎖機(jī)制，這使得我們難以抽象地比較 volatile和 synchronized 的開(kāi)銷(xiāo)。）就是說(shuō)，在目前大多數(shù)的處理器架構(gòu)上，volatile 讀操作開(kāi)銷(xiāo)非常低 —— 幾乎和非 volatile 讀操作一樣。而 volatile 寫(xiě)操作的開(kāi)銷(xiāo)要比非 volatile 寫(xiě)操作多很多，因?yàn)橐ＷC可見(jiàn)性需要實(shí)現(xiàn)內(nèi)存界定（Memory Fence），即便如此，volatile 的總開(kāi)銷(xiāo)仍然要比鎖獲取低。 volatile 操作不會(huì)像鎖一樣造成阻塞，因此，在能夠安全使用 volatile 的情況下，volatile 可以提供一些優(yōu)于鎖的可伸縮特性。如果讀操作的次數(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)寫(xiě)操作，與鎖相比，volatile變量通常能夠減少同步的性能開(kāi)銷(xiāo)。

正確使用 volatile 的模式

很多并發(fā)性專(zhuān)家事實(shí)上往往引導(dǎo)用戶遠(yuǎn)離 volatile變量，因?yàn)槭褂盟鼈円仁褂面i更加容易出錯(cuò)。然而，如果謹(jǐn)慎地遵循一些良好定義的模式，就能夠在很多場(chǎng)合內(nèi)安全地使用 volatile 變量。要始終牢記使用 volatile 的限制 —— 只有在狀態(tài)真正獨(dú)立于程序內(nèi)其他內(nèi)容時(shí)才能使用 volatile —— 這條規(guī)則能夠避免將這些模式擴(kuò)展到不安全的用例。 模式 #1：狀態(tài)標(biāo)志也許實(shí)現(xiàn) volatile 變量的規(guī)范使用僅僅是使用一個(gè)布爾狀態(tài)標(biāo)志，用于指示發(fā)生了一個(gè)重要的一次性事件，例如完成初始化或請(qǐng)求停機(jī)。 很多應(yīng)用程序包含了一種控制結(jié)構(gòu)，形式為 “在還沒(méi)有準(zhǔn)備好停止程序時(shí)再執(zhí)行一些工作”，如清單 2 所示： 清單 2. 將 volatile變量作為狀態(tài)標(biāo)志使用

volatile boolean shutdownRequested; ... public void shutdown() { shutdownRequested = true; } public void doWork() { while (!shutdownRequested) { // do stuff } }

很可能會(huì)從循環(huán)外部調(diào)用 shutdown() 方法 —— 即在另一個(gè)線程中 —— 因此，需要執(zhí)行某種同步來(lái)確保正確實(shí)現(xiàn) shutdownRequested 變量的可見(jiàn)性。（可能會(huì)從 JMX 偵聽(tīng)程序、GUI 事件線程中的操作偵聽(tīng)程序、通過(guò) RMI 、通過(guò)一個(gè) Web 服務(wù)等調(diào)用）。然而，使用 synchronized 塊編寫(xiě)循環(huán)要比使用清單 2 所示的 volatile狀態(tài)標(biāo)志編寫(xiě)麻煩很多。由于 volatile 簡(jiǎn)化了編碼，并且狀態(tài)標(biāo)志并不依賴于程序內(nèi)任何其他狀態(tài)，因此此處非常適合使用 volatile。 這種類(lèi)型的狀態(tài)標(biāo)記的一個(gè)公共特性是：通常只有一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換；shutdownRequested 標(biāo)志從 false 轉(zhuǎn)換為 true，然后程序停止。這種模式可以擴(kuò)展到來(lái)回轉(zhuǎn)換的狀態(tài)標(biāo)志，但是只有在轉(zhuǎn)換周期不被察覺(jué)的情況下才能擴(kuò)展（從 false 到 true，再轉(zhuǎn)換到 false）。此外，還需要某些原子狀態(tài)轉(zhuǎn)換機(jī)制，例如原子變量。 模式 #2：一次性安全發(fā)布（one-time safe publication） 缺乏同步會(huì)導(dǎo)致無(wú)法實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)性，這使得確定何時(shí)寫(xiě)入對(duì)象引用而不是原語(yǔ)值變得更加困難。在缺乏同步的情況下，可能會(huì)遇到某個(gè)對(duì)象引用的更新值（由另一個(gè)線程寫(xiě)入）和該對(duì)象狀態(tài)的舊值同時(shí)存在。（這就是造成著名的雙重檢查鎖定（double-checked-locking）問(wèn)題的根源，其中對(duì)象引用在沒(méi)有同步的情況下進(jìn)行讀操作，產(chǎn)生的問(wèn)題是您可能會(huì)看到一個(gè)更新的引用，但是仍然會(huì)通過(guò)該引用看到不完全構(gòu)造的對(duì)象）。 實(shí)現(xiàn)安全發(fā)布對(duì)象的一種技術(shù)就是將對(duì)象引用定義為 volatile 類(lèi)型。清單 3 展示了一個(gè)示例，其中后臺(tái)線程在啟動(dòng)階段從數(shù)據(jù)庫(kù)加載一些數(shù)據(jù)。其他代碼在能夠利用這些數(shù)據(jù)時(shí)，在使用之前將檢查這些數(shù)據(jù)是否曾經(jīng)發(fā)布過(guò)。 清單 3. 將 volatile變量用于一次性安全發(fā)布

public class BackgroundFloobleLoader { public volatile Flooble theFlooble; public void initInBackground() { // do lots of stuff theFlooble = new Flooble();// this is the only write to theFlooble } } public class SomeOtherClass { public void doWork() { while (true) { // do some stuff... // use the Flooble,but only if it is ready if (floobleLoader.theFlooble != null) doSomething(floobleLoader.theFlooble); } } }

如果 theFlooble 引用不是 volatile 類(lèi)型，doWork() 中的代碼在解除對(duì) theFlooble 的引用時(shí)，將會(huì)得到一個(gè)不完全構(gòu)造的 Flooble。 該模式的一個(gè)必要條件是：被發(fā)布的對(duì)象必須是線程安全的，或者是有效的不可變對(duì)象（有效不可變意味著對(duì)象的狀態(tài)在發(fā)布之后永遠(yuǎn)不會(huì)被修改）。volatile 類(lèi)型的引用可以確保對(duì)象的發(fā)布形式的可見(jiàn)性，但是如果對(duì)象的狀態(tài)在發(fā)布后將發(fā)生更改，那么就需要額外的同步。 模式 #3：獨(dú)立觀察（independent observation） 安全使用 volatile 的另一種簡(jiǎn)單模式是：定期 “發(fā)布” 觀察結(jié)果供程序內(nèi)部使用。例如，假設(shè)有一種環(huán)境傳感器能夠感覺(jué)環(huán)境溫度。一個(gè)后臺(tái)線程可能會(huì)每隔幾秒讀取一次該傳感器，并更新包含當(dāng)前文檔的 volatile 變量。然后，其他線程可以讀取這個(gè)變量，從而隨時(shí)能夠看到最新的溫度值。 使用該模式的另一種應(yīng)用程序就是收集程序的統(tǒng)計(jì)信息。清單 4 展示了身份驗(yàn)證機(jī)制如何記憶最近一次登錄的用戶的名字。將反復(fù)使用 lastUser 引用來(lái)發(fā)布值，以供程序的其他部分使用。 清單 4. 將 volatile變量用于多個(gè)獨(dú)立觀察結(jié)果的發(fā)布

public class UserManager { public volatile String lastUser; public boolean authenticate(String user,String password) { boolean valid = passwordIsValid(user,password); if (valid) { User u = new User(); activeUsers.add(u); lastUser = user; } return valid; } }

該模式是前面模式的擴(kuò)展；將某個(gè)值發(fā)布以在程序內(nèi)的其他地方使用，但是與一次性事件的發(fā)布不同，這是一系列獨(dú)立事件。這個(gè)模式要求被發(fā)布的值是有效不可變的 —— 即值的狀態(tài)在發(fā)布后不會(huì)更改。使用該值的代碼需要清楚該值可能隨時(shí)發(fā)生變化。 模式 #4：“volatile bean” 模式 volatile bean 模式適用于將 JavaBeans 作為“榮譽(yù)結(jié)構(gòu)”使用的框架。在 volatile bean 模式中，JavaBean 被用作一組具有 getter 和/或 setter 方法 的獨(dú)立屬性的容器。volatile bean 模式的基本原理是：很多框架為易變數(shù)據(jù)的持有者（例如 HttpSession）提供了容器，但是放入這些容器中的對(duì)象必須是線程安全的。 在 volatile bean 模式中，JavaBean 的所有數(shù)據(jù)成員都是 volatile 類(lèi)型的，并且 getter 和 setter 方法必須非常普通 —— 除了獲取或設(shè)置相應(yīng)的屬性外，不能包含任何邏輯。此外，對(duì)于對(duì)象引用的數(shù)據(jù)成員，引用的對(duì)象必須是有效不可變的。（這將禁止具有數(shù)組值的屬性，因?yàn)楫?dāng)數(shù)組引用被聲明為 volatile 時(shí)，只有引用而不是數(shù)組本身具有 volatile 語(yǔ)義）。對(duì)于任何 volatile變量，不變式或約束都不能包含 JavaBean 屬性。清單 5 中的示例展示了遵守 volatile bean 模式的 JavaBean： 清單 5. 遵守 volatile bean 模式的 Person 對(duì)象

@ThreadSafe public class Person { private volatile String firstName; private volatile String lastName; private volatile int age; public String getFirstName() { return firstName; } public String getLastName() { return lastName; } public int getAge() { return age; } public void setFirstName(String firstName) { this.firstName = firstName; } public void setLastName(String lastName) { this.lastName = lastName; } public void setAge(int age) { this.age = age; } }

volatile 的高級(jí)模式 前面幾節(jié)介紹的模式涵蓋了大部分的基本用例，在這些模式中使用 volatile 非常有用并且簡(jiǎn)單。這一節(jié)將介紹一種更加高級(jí)的模式，在該模式中，volatile 將提供性能或可伸縮性優(yōu)勢(shì)。 volatile 應(yīng)用的的高級(jí)模式非常脆弱。因此，必須對(duì)假設(shè)的條件仔細(xì)證明，并且這些模式被嚴(yán)格地封裝了起來(lái)，因?yàn)榧词狗浅Ｐ〉母囊矔?huì)損壞您的代碼！同樣，使用更高級(jí)的 volatile 用例的原因是它能夠提升性能，確保在開(kāi)始應(yīng)用高級(jí)模式之前，真正確定需要實(shí)現(xiàn)這種性能獲益。需要對(duì)這些模式進(jìn)行權(quán)衡，放棄可讀性或可維護(hù)性來(lái)?yè)Q取可能的性能收益 —— 如果您不需要提升性能（或者不能夠通過(guò)一個(gè)嚴(yán)格的測(cè)試程序證明您需要它），那么這很可能是一次糟糕的交易，因?yàn)槟芸赡軙?huì)得不償失，換來(lái)的東西要比放棄的東西價(jià)值更低。 模式 #5：開(kāi)銷(xiāo)較低的讀－寫(xiě)鎖策略 目前為止，您應(yīng)該了解了 volatile 的功能還不足以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器。因?yàn)?++x 實(shí)際上是三種操作（讀、添加、存儲(chǔ)）的簡(jiǎn)單組合，如果多個(gè)線程湊巧試圖同時(shí)對(duì) volatile 計(jì)數(shù)器執(zhí)行增量操作，那么它的更新值有可能會(huì)丟失。 然而，如果讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)寫(xiě)操作，您可以結(jié)合使用內(nèi)部鎖和 volatile變量來(lái)減少公共代碼路徑的開(kāi)銷(xiāo)。清單 6 中顯示的線程安全的計(jì)數(shù)器使用 synchronized 確保增量操作是原子的，并使用 volatile 保證當(dāng)前結(jié)果的可見(jiàn)性。如果更新不頻繁的話，該方法可實(shí)現(xiàn)更好的性能，因?yàn)樽x路徑的開(kāi)銷(xiāo)僅僅涉及 volatile 讀操作，這通常要優(yōu)于一個(gè)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的鎖獲取的開(kāi)銷(xiāo)。 清單 6. 結(jié)合使用 volatile 和 synchronized 實(shí)現(xiàn) “開(kāi)銷(xiāo)較低的讀－寫(xiě)鎖”

@ThreadSafe public class CheesyCounter { // Employs the cheap read-write lock trick // All mutative operations MUST be done with the 'this' lock held @GuardedBy("this") privatevolatileint value; public int getValue() { return value; } publicsynchronizedint increment() { return value++; } }

之所以將這種技術(shù)稱之為 “開(kāi)銷(xiāo)較低的讀－寫(xiě)鎖” 是因?yàn)槟褂昧瞬煌耐綑C(jī)制進(jìn)行讀寫(xiě)操作。因?yàn)楸纠械膶?xiě)操作違反了使用 volatile 的第一個(gè)條件，因此不能使用 volatile 安全地實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器 —— 您必須使用鎖。然而，您可以在讀操作中使用 volatile 確保當(dāng)前值的可見(jiàn)性，因此可以使用鎖進(jìn)行所有變化的操作，使用 volatile 進(jìn)行只讀操作。其中，鎖一次只允許一個(gè)線程訪問(wèn)值，volatile 允許多個(gè)線程執(zhí)行讀操作，因此當(dāng)使用 volatile 保證讀代碼路徑時(shí)，要比使用鎖執(zhí)行全部代碼路徑獲得更高的共享度 —— 就像讀－寫(xiě)操作一樣。然而，要隨時(shí)牢記這種模式的弱點(diǎn)：如果超越了該模式的最基本應(yīng)用，結(jié)合這兩個(gè)競(jìng)爭(zhēng)的同步機(jī)制將變得非常困難。 結(jié)束語(yǔ) 與鎖相比，Volatile變量是一種非常簡(jiǎn)單但同時(shí)又非常脆弱的同步機(jī)制，它在某些情況下將提供優(yōu)于鎖的性能和伸縮性。如果嚴(yán)格遵循 volatile 的使用條件 —— 即變量真正獨(dú)立于其他變量和自己以前的值 —— 在某些情況下可以使用 volatile 代替 synchronized 來(lái)簡(jiǎn)化代碼。然而，使用 volatile 的代碼往往比使用鎖的代碼更加容易出錯(cuò)。本文介紹的模式涵蓋了可以使用 volatile 代替 synchronized 的最常見(jiàn)的一些用例。遵循這些模式（注意使用時(shí)不要超過(guò)各自的限制）可以幫助您安全地實(shí)現(xiàn)大多數(shù)用例，使用 volatile變量獲得更佳性能。

7英文單詞

volatile英音：['v?l?tail]美音：['vɑl?t!]

以下結(jié)果由譯典通提供詞典解釋

形容詞 a. 1. （液體等）易揮發(fā)的 Gasoline is volatile. 汽油是易揮發(fā)的。 ⒉ 易發(fā)作的；爆炸性的 The situation in that area was tense,dangerous and volatile. 該地區(qū)的局勢(shì)緊張、危險(xiǎn)，且有一觸即發(fā)之勢(shì)。 ⒊ 易變的；反復(fù)無(wú)常的；輕浮的 ⒋ 活潑的；輕快的 ⒌ 飛逝的；短暫的

以下結(jié)果來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)釋義

volatile 1. 反復(fù)無(wú)常的，揮發(fā)性的 托福詞匯小結(jié)⑴ - 完美學(xué)社上海學(xué)習(xí)...volatile adj．反復(fù)無(wú)常的，揮發(fā)性的 ⒉ 易揮發(fā)的、易變的 編程術(shù)語(yǔ)英語(yǔ)翻譯-外貿(mào)英語(yǔ)-外貿(mào)論壇volatile 易揮發(fā)的、易變的 ⒊ 揮發(fā)分 揮發(fā)分 volatile using System; using System.Collections.Generic; using System.Linq; using System.Text; namespace Singleton單件模式多線程 { //在多線程環(huán)境下 public class Singleton { private static volatile Singleton instance = null;//volatile關(guān)鍵字 private static object lockHelper = new Object(); //輔助型對(duì)象 //私有的構(gòu)造函數(shù) private Singleton() { } public static Singleton Instance { get { if (instance == null) { lock (lockHelper) //加鎖，防止其他線程進(jìn)入 { if (instance == null) //雙檢查 { instance = new Singleton(); } } } return instance; } } } } 還可以指存儲(chǔ)器類(lèi)別中的揮發(fā)性存儲(chǔ)器。揮發(fā)性和非揮發(fā)性存儲(chǔ)器跟掉電丟失與否有關(guān)。前者為掉電數(shù)據(jù)丟失。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的C++的关键字 volatile的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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