如果直接从内存中读取易失性字段，非易失性字段从哪里读取？答案

【问题标题】：If volatile fields are read directly from memory, where are non-volatile fields read from?如果直接从内存中读取易失性字段，非易失性字段从哪里读取？
【发布时间】：2019-09-28 12:19:48
【问题描述】：

我最近在阅读 volatile 字段是线程安全的，因为

当我们对变量使用 volatile 关键字时，所有线程都会读取它的值直接从内存中获取，不缓存

所以我想知道，对于非易失性字段，线程会从哪里读取其值？我以为一切都存储在内存中。

【问题讨论】：

寄存器不是直接的“内存”，所以有些东西不是内存，可以放置变量。
可以将非易失性字段（例如“private int x”）存储在寄存器中吗？如果是，那是如何确定的？
每个static 变量和每个成员变量在主内存中都有一个位置，但是多处理器系统中的每个CPU 都可以保留自己的本地副本。这就是下面回答的“缓存”。 “同步”系统中不同 CPU 的缓存是昂贵的。因此，Java 语言不会这样做，除非在程序员知道在另一个线程中需要一个线程更改的值的特殊点。当您将变量声明为volatile 时，您是在告诉编译器您需要对变量的每次访问进行同步。
嗨@Solomon，所以我假设同步不同缓存的 CPU 可能很昂贵，但不像下面的答案之一所暗示的那样直接从内存访问东西那么昂贵？跨度>
@Dave，在大多数多处理器架构中，没有“直接访问事物”之类的东西。所有访问都经过缓存。 en.wikipedia.org/wiki/Cache_(computing)

标签： java multithreading memory volatile

【解决方案1】：

处理器上的核心/线程可以获取非volatile 变量的副本并将其放置在自己的缓存中（不是主内存）。这个缓存的值会被更新，但主内存版本不会直到线程认为是时候刷新值了。

如果另一个内核/线程尝试从主内存访问该值，它可能会在不知不觉中找到一个过时的值。

volatile 修饰符意味着变量数据每次更改时都会在主内存中保持最新，因此随时准备好其他线程需要访问/编辑它。

【讨论】：

JVM 是否可以控制这些变量的存储位置？我认为这些是传递给操作系统的指令，然后操作系统决定在哪里存储东西。
据我所知，这并不多，我认为 JVM 使用本机库告诉操作系统变量是“易失的”。该术语在该级别有所不同。
are only periodically updated in main memory 您能否提供有关该时期的更多详细信息？频率是多少？
一个线程将获取数据并存储本地（缓存）副本并仅对其进行操作。一旦线程处理完变量，它会将更新的值刷新回主内存。此时，另一个线程可能会尝试访问数据，但在不知不觉中发现它已过期。根据我所知道的，值没有固定的更新周期。

【解决方案2】：

每个线程都有一个主内存缓存。

一个字段可能被声明为 volatile，在这种情况下，Java 内存模型确保所有线程看到变量的一致值

例如，我们有这个不是线程安全的静态计数器

static int counter = 0;

如果两个线程读写这个变量会是这样的

Main memory  - > static int counter 
T1-> Cache of the Main Memory. Reads/Writes directly from Cache
T2-> Cache of the Main Memory. Reads/Writes directly from Cache

所以读写时会不一致。

static volatile int counter = 0;

Main Memory - > static int counter;
T1 - > Read and Writes directly from the memory
T2 - > Read and Writes directly from the memory

我希望我给你一个简单的总结。因为您需要检查更多关于并发性和Atomic Access 变量的并发性在Java Docs中查看更多信息

【讨论】：

【解决方案3】：

您引用的陈述是一种误解。我推荐以下文章：https://software.rajivprab.com/2018/04/29/myths-programmers-believe-about-cpu-caches/

如果 volatile 变量每次都真正从主内存写入/读取，它们会非常慢 - 主内存引用比 L1 缓存引用慢 200 倍。实际上，volatile-reads（在 Java 中）通常可以像 L1 缓存引用一样便宜，从而打破 volatile 强制读取/写入一直到主内存的概念。如果您因为性能问题一直避免使用 volatile，那么您可能已经成为上述误解的受害者。

【讨论】：

上述文章似乎暗示甚至可以从 L1 缓存中读取易失性字段。真的吗？那是线程安全的吗？
@Dave，在典型的多处理器系统上（并非所有硬件平台都以完全相同的方式工作）每个内存访问都必须通过缓存。通常平台有特殊的指令可以用来“同步”属于不同处理器的缓存。 volatile 的一个作用是，每次访问 volatile 变量时，它都会强制 JVM 执行那些特殊的同步操作代码。