這篇文章主要介紹了通過例項解析JMM和Volatile底層原理,文中通過示例程式碼介紹的非常詳細，對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友可以參考下

JMM和volatile分析

1.JMM：Java Memory Model，java執行緒記憶體模型

JMM：它是一個抽象的概念，描述的是執行緒和記憶體間的通訊，java執行緒記憶體模型和CPU快取模型類似，它是標準化的，用於遮蔽硬體和作業系統對記憶體訪問的差異性。

2.JMM和8大原子操作結合

3.volatile的應用及底層原理探究

volatile ： 輕量級的synchronized,在多處理器的開發中保證了共享變數的"可見性"。可見性的意思：當一個執行緒修改了某個共享變數時，其他使用到該共享變數的執行緒能夠及時讀取到修改的值。修飾得當，比synchronized的執行成本更低，因為它不會引起執行緒上下文切換和排程。

public class VolatileTest {
  private static volatile boolean flag = false;
  public static void main(String[] args) {
    update();
  }

  public static void update(){
    flag = true;
    System.out.println(flag);
  }
}
Volatile JIT編譯器編譯java程式碼為彙編指令檢視
1.在jdk\jre\bin\ 目錄下新增 hsdis-amd64.lib
2.在jdk1.8\jre\bin\server\目錄下新增hsdis-amd64.dll檔案
3.在IDEA中設定 JVM引數
-server -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:CompileCommand=compileonly,VolatileTest.update
4.執行Java程式即可打印出
CompilerOracle: compileonly *VolatileTest.update
Loaded disassembler from E:\EclipseDev\jdk\jdk1.8\jre\bin\server\hsdis-amd64.dll
Decoding compiled method 0x000000000f11aad0:
Code:
Argument 0 is unknown.RIP: 0xf11ac40 Code size: 0x000002a8
[Disassembling for mach='amd64']
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
 # {method} {0x0000000008792b78} 'update' '()V' in 'com/yew/test/VolatileTest'
 #      [sp+0x40] (sp of caller)
 0x000000000f11ac40: mov   dword ptr [rsp+0ffffffffffffa000h],eax
 0x000000000f11ac47: push  rbp
 0x000000000f11ac48: sub   rsp,30h
 0x000000000f11ac4c: mov   r8,8792d70h    ;  {metadata(method data for {method} {0x0000000008792b78} 'update' '()V' in 'com/yew/test/VolatileTest')}
 0x000000000f11ac56: mov   edx,dword ptr [r8+0dch]
 0x000000000f11ac5d: add   edx,8h
 0x000000000f11ac60: mov   dword ptr [r8+0dch],edx
 0x000000000f11ac67: mov   r8,8792b70h    ;  {metadata({method} {0x0000000008792b78} 'update' '()V' in 'com/yew/test/VolatileTest')}
 0x000000000f11ac71: and   edx,0h
 0x000000000f11ac74: cmp   edx,0h
 0x000000000f11ac77: je   0f11ad68h     ;*iconst_1
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@0 (line 17)
 0x000000000f11ac7d: mov   r8,0d7b08a30h   ;  {oop(a 'java/lang/Class' = 'com/yew/test/VolatileTest')}
 0x000000000f11ac87: mov   edx,1h
 0x000000000f11ac8c: mov   byte ptr [r8+68h],dl
volatile修飾
 0x000000000f11ac90: lock add dword ptr [rsp],0h ;*putstatic flag
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@1 (line 17)
無Volatile修飾
 0x000000000f113707: mov byte ptr [r8+68h],1h ;*putstatic flag
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@1 (line 17)
通過比較可知：改變共享變數flag的值為true,該變數由Volatile修飾，進行彙編列印時，會有lock字首修飾，根據IA-32架構軟體開發者手冊可知，lock字首指令在多核CPU處理器下會引發兩件事情：
【1】將當前處理器快取行的資料立即寫回系統記憶體
【2】wirte操作會使其他處理器中快取該記憶體地址的資料無效
LOCK#聲言期間，處理器獨佔任何共享記憶體。IA-32處理器和Intel 64處理器使用MESI（修改、獨佔、共享、無效）控制協議去維護內部快取和其他處理器快取的一致性。通過嗅探技術保證處理器內部快取、系統快取和其他處理器快取的資料再總線上保持一致。當其他處理器打算回寫記憶體地址，該地址是共享記憶體區域，那麼嗅探的處理器會將它的快取行設定為無效，下次訪問相同記憶體時，強制執行快取行填充。
0x000000000f11ac95: nop
 0x000000000f11ac98: jmp   0f11add4h     ;  {no_reloc}
 0x000000000f11ac9d: add   byte ptr [rax],al
 0x000000000f11ac9f: add   byte ptr [rax],al
 0x000000000f11aca1: add   byte ptr [rsi+0fh],ah
 0x000000000f11aca4: Fatal error: Disassembling failed with error code: 15Decoding compiled method 0x000000000f11ef50:
Code:
Argument 0 is unknown.RIP: 0xf11f080 Code size: 0x00000058
[Entry Point]
[Verified Entry Point]
[Constants]
 # {method} {0x0000000008792b78} 'update' '()V' in 'com/yew/test/VolatileTest'
 #      [sp+0x20] (sp of caller)
 0x000000000f11f080: mov   dword ptr [rsp+0ffffffffffffa000h],eax
 0x000000000f11f087: push  rbp
 0x000000000f11f088: sub   rsp,10h
 0x000000000f11f08c: mov   r10,0d7b08a30h  ;  {oop(a 'java/lang/Class' = 'com/yew/test/VolatileTest')}
 0x000000000f11f096: mov   byte ptr [r10+68h],1h
 0x000000000f11f09b: lock add dword ptr [rsp],0h ;*putstatic flag
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@1 (line 17)
 0x000000000f11f0a0: mov   edx,1ch
 0x000000000f11f0a5: nop
 0x000000000f11f0a7: call  0f0557a0h     ; OopMap{off=44}
                        ;*getstatic out
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@4 (line 18)
                        ;  {runtime_call}
 0x000000000f11f0ac: int3           ;*getstatic out
                        ; - com.yew.test.VolatileTest::update@4 (line 18)
 0x000000000f11f0ad: hlt
 0x000000000f11f0ae: hlt
 0x000000000f11f0af: hlt
 0x000000000f11f0b0: hlt
 0x000000000f11f0b1: hlt
 0x000000000f11f0b2: hlt
 0x000000000f11f0b3: hlt
 0x000000000f11f0b4: hlt
 0x000000000f11f0b5: hlt
 0x000000000f11f0b6: hlt
 0x000000000f11f0b7: hlt
 0x000000000f11f0b8: hlt
 0x000000000f11f0b9: hlt
 0x000000000f11f0ba: hlt
 0x000000000f11f0bb: hlt
 0x000000000f11f0bc: hlt
 0x000000000f11f0bd: hlt
 0x000000000f11f0be: hlt
 0x000000000f11f0bf: hlt
[Exception Handler]
[Stub Code]
 0x000000000f11f0c0: jmp   0f0883a0h     ;  {no_reloc}
[Deopt Handler Code]
 0x000000000f11f0c5: call  0f11f0cah
 0x000000000f11f0ca: sub   qword ptr [rsp],5h
 0x000000000f11f0cf: jmp   0f057600h     ;  {runtime_call}
 0x000000000f11f0d4: hlt
 0x000000000f11f0d5: hlt
 0x000000000f11f0d6: hlt
 0x000000000f11f0d7: hlt
true

4.volatile的使用優化

java併發大師Doug Li在jdk7併發包中新增了一個佇列集合LinkeTransferQueue,它在使用Volatile關鍵字修飾變數時，採用追加位元組的方式將變數填充到64位元組

volatile修飾變數在進行修改時，會進行LOCK前置指令加鎖，鎖住快取行的資料獨佔

適用於：快取行位元組為64位元組 處理器如 I7 酷睿 Pentium M等

不適用：非64位元組寬的快取行 P6系列或者奔騰 共享變數不會被頻繁的寫

5.併發程式設計的三大特性：可見性、原子性、有序性

volatile可以保證可見性、有序性，但是不保證原子性。

6.volatile關鍵字的語義分析

（1）保證可見性，volatile修飾的共享變數被修改時，其他處理器能立刻嗅探到共享變數值的改變

（2）保證有序性：根據happens-before原則可知，當變數使用volatile修飾時，程式程式碼前後的位置不能發生指令重排和提取。

（3）volatile底層採用彙編的lock字首指令鎖定共享變數記憶體地址的快取行，從而控制併發的安全性(輕量級synchronized)

7.volatile使用場景以及和synchronized的區別

使用場景：1.標誌狀態 2.DCL--雙重檢測鎖（單例模式） 3.保證可見性、順序性

區別：

1.使用上：volatile修飾變數 synchronized修飾方法或者程式碼塊

2.原子性的保證 volatile不保證原子性 synchronized可以保證原子性

3.可見性保證機制不同 volatile通過彙編的lock字首指令 synchronized使用Monitor屬性（Moniterentet 入口 Moniterexit--出口（包含異常））

4.有序性保證的鎖的粒度 volatile粒度小，synchronized粒度大

5.其他 volatile不會引起執行緒阻塞 synchronized會引起執行緒的阻塞

以上就是本文的全部內容，希望對大家的學習有所幫助，也希望大家多多支援我們。