可变变量并刷新到主内存/从主内存读取

Question

官方说明说，

写入易失性字段与监视器释放具有相同的记忆效应，而从易失性字段读取与监视器获取具有相同的记忆效应。

和

实际上，volatile 的语义得到了大幅加强，几乎达到了同步的水平。出于可见性的目的，对 volatile 字段的每次读取或写入都类似于“一半”同步。

这是否意味着，对 volatile 变量的任何写入都会使执行线程将其缓存刷新到主内存中，并且每次从 volatile 字段读取都会使线程从主内存中重新读取其变量？

我问是因为完全相同的文本包含此声明

重要说明：请注意，两个线程都必须访问相同的 volatile 变量，以便正确设置happens-before 关系。线程 A 在写入 volatile 字段 f 时可见的所有内容在线程 B 读取 volatile 字段 g 后都可见，但情况并非如此。释放和获取必须“匹配”（即在同一个易失性字段上执行）以具有正确的语义。

而这个说法让我很困惑。我确信使用同步语句获取和释放常规锁不是真的 - 如果某个线程释放任何监视器，那么它所做的所有更改对所有其他线程都是可见的（更新：实际上不是真的 - 观看最佳答案）。在stackoverflow上甚至有一个关于它的问题。然而，据说无论出于何种原因，对于 volatile 字段都不是这种情况。我无法想象任何发生在保证之前的实现，它不会使其他线程、不读取相同 volatile 变量的线程可见更改。至少想象一个实现，它与前两个引号并不矛盾。

此外，在发布这个问题之前，我做了一些研究，例如这篇文章，其中包含这句话

执行这些指令后，所有写入都可以通过缓存子系统或主内存对所有其他线程可见。

提到的指令是在写入 volatile 字段时发生的指令。

那么这个重要的笔记应该是什么意思呢？或者我错过了什么？或者，也许那张纸条是完全错误的？

回答？

经过更多的研究，我只能在关于 volatile 字段及其对非 volatile 字段变化的影响的官方文档中找到这样的说法：

使用 volatile 变量可以降低内存一致性错误的风险，因为对 volatile 变量的任何写入都会与对该相同变量的后续读取建立先发生关系。这意味着对 volatile 变量的更改始终对其他线程可见。更重要的是，这也意味着当一个线程读取一个 volatile 变量时，它不仅会看到对 volatile 的最新更改，还会看到导致更改的代码的副作用。

我不知道这是否足以得出结论，只有读取相同 volatile 的线程才能保证发生之前的关系。所以现在我只能总结结果是不确定的。

但在实践中，我建议考虑 thread 所做的更改A，当它写入 volatile 字段时，B只有当线程B读取相同的 volatile 字段时，才保证对线程可见。以上来自官方来源的引用强烈暗示了这一点。

Answer 1

你从一个完全错误的角度看这个。首先，您引用的是JLS而不是谈论flush，这将是该规范的实现细节。您唯一需要依赖的绝对是 JLS，其他任何事情都可以知道可能是，但并不能证明任何形状或形式的规范是对还是错。你错的根本地方是：我肯定知道常规锁获取不是真的......在实践中x86，您可能是对的，但JLS 官方 oracle 教程要求：当一个线程释放一个内在锁时，在该操作和相同锁的任何后续获取之间建立了一个happens-before 关系。Happens-before 是为后续动作建立的（如果你愿意，请阅读两个对你来说更简单的动作）。一个线程释放锁，另一个获取它 - 这些是后续 ( release-acquire semantics)。同样的事情发生在一个volatile- 一些线程写入它，并且当另一个线程通过后续读取观察到写入时，建立了happens-before。

Answer 2

这是否意味着，对 volatile 变量的任何写入都会使执行线程将其缓存刷新到主内存中，并且每次从 volatile 字段读取都会使线程从主内存中重新读取其变量？不，不是那个意思。那样想是一个常见的错误。它的全部含义是 Java 内存模型中指定的内容。在英特尔 CPU 上，有刷新缓存行的指令：clflush并且clflushopt在发生易失性写入时对整个缓存行进行这种刷新是非常低效的。为了提供一个例子，让我们看看 volatile 变量是如何实现的（对于这个例子）Java(TM) SE Runtime Environment (build 1.8.0_171-b11)Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.171-b11, mixed mode)为了我的哈斯韦尔。让我们写一个简单的例子：public static volatile long a = 0;public static void main(String[] args){    Thread t1 = new Thread(() -> {        while(true){            //to avoid DCE            if(String.valueOf(String.valueOf(a).hashCode()).equals(String.valueOf(System.nanoTime()))){                System.out.print(a);            }        }    });    Thread t2 = new Thread(() -> {        while(true){            inc();        }    });    t1.start();    t2.start();}public static void inc(){    a++;}我禁用了分层编译并使用 C2 编译器运行它，如下所示：java -server -XX:-TieredCompilation -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:CompileCommand=print,*Volatile.inc -jar target/test-0.0.1.jar输出如下：  # {method} {0x00007f87d87c6620} 'inc' '()V' in 'com/test/Volatlee'  #           [sp+0x20]  (sp of caller)  0x00007f87d1085860: sub     $0x18,%rsp  0x00007f87d1085867: mov     %rbp,0x10(%rsp)   ;*synchronization entry                                                ; - com.test.Volatlee::inc@-1 (line 26)  0x00007f87d108586c: movabs  $0x7191fab68,%r10  ;   {oop(a 'java/lang/Class' = 'com/test/Volatlee')}  0x00007f87d1085876: mov     0x68(%r10),%r11  0x00007f87d108587a: add     $0x1,%r11  0x00007f87d108587e: mov     %r11,0x68(%r10)  0x00007f87d1085882: lock addl $0x0,(%rsp)     ;*putstatic a                                                ; - com.test.Volatlee::inc@5 (line 26)  0x00007f87d1085887: add     $0x10,%rsp  0x00007f87d108588b: pop     %rbp  0x00007f87d108588c: test    %eax,0xca8376e(%rip)  ;   {poll_return}  0x00007f87d1085892: retq  ;tons of hlt ommited因此，在这个简单的示例中，volatile编译为locked 指令，要求缓存行具有exclusive要执行的状态（如果不是，则可能向其他内核发送读取无效信号）。