需要挥发物吗？答案

【问题标题】：Is volatile needed?需要挥发物吗？
【发布时间】：2015-06-30 18:55:34
【问题描述】：

如果我有一个字节队列，预计会有一个线程生产者，另一个消费者：

class ByteQueue{
    byte[] buf;
    /*volatile?*/ int readIdx;
    /*volatile?*/ int writeIdx;
    Runnable writeListener;
    Runnable readListener;
    // ...
    void write( byte[] b ){
        int wr = writeIdx;
        int rd = readIdx;
        // check consistency and free space using wr+rd
        // copy to buf, starting at wr, eventually wrap around
        // update writeIdx afterwards
        writeIdx = ( wr + b.length ) % buf.length;
        // callback to notify consumer for data available
        writeListener.run();
    }
    void read( byte[] b ){
        int wr = writeIdx;
        int rd = readIdx;
        // check consistency and available data using wr+rd
        // copy buf to b, starting at rd, eventually wrap around
        // update readIdx afterwards
        readIdx = ( rd + b.length ) % buf.length;
        // callback to notify producer for free space available
        readListener.run();
    }
    int available() { return (writeIdx - readIdx) % buf.length; }
    int free() { return buf.length - available() -1; }
    // ...
}

这种类型的队列不需要同步。
readIdx 仅由阅读器线程修改，
writeIdx 仅由编写器线程编写。

readIdx == writeIdx 表示，没有内容。
并且队列最多只能占用 buf.length-1 字节的数据。

是否需要 volatile 或者是否可以省略它们，因为只有一个线程是一个整数状态的修饰符？

谢谢弗兰克

【问题讨论】：

您需要更强大的同步，writeIdx 更新必须始终发生在buf 更新之后。没有synchronized 会很棘手。
同意班塔尔。谨慎行事，不要走捷径。写入正确的同步。不要为了获得一纳秒而牺牲正确性。
您对修改的看法是对的，但不要忘记读取也在发生。
当任何其他线程正在使用read() 或write() 方法时，是否可以调用available()？如果是这样，那它应该是什么意思？（提示：你能做的最好的就是返回在某个时刻是可用的字节数，但这不一定与是在调用者决定做某事时可用。）

标签： java multithreading volatile memory-visibility

【解决方案1】：

如果另一个线程必须读取它，它需要是易失的。 volatile 关键字向 JVM 指示该值不能被缓存或对其更新重新排序，否则对其值的更新可能对其他线程不可见。

可见性问题也延伸到 buf 数组。由于 buf 需要与索引同步更改，因此似乎需要同步写入和读取方法。同步使更改可见，并确保并发调用不会导致索引和 buf 内容不一致。

【讨论】：

您也可以使用volatile 来处理缓冲区的内容。诀窍是要记住，读写volatile 字段会在线程之间建立happens-before 关系，因此如果线程A 在更新易失性字段之前将字节写入缓冲区，然后线程B 检查缓冲区after 检查相同的 volatile 字段，然后线程 B 应该看到线程 A 写入缓冲区的字节。但你是对的，synchronized 是更明显的方式...
@james：同意，如果 OP 想走这条路，可以让捎带在可见角上工作。
感谢您的帮助。所以我会让它们变得不稳定。不需要同步，因为 writeIdx 是最后更新的，所以读取不能在之前发生，反之亦然。
@keinfarbton：是的，这就是 James 在他的评论中所描述的，您可以依靠 volatile 变量创建的发生前关系来确保您看到缓冲区的更新。

【解决方案2】：

您应该声明它们volatile。例如，让我们看一下readIdx。如果不是volatile，编写线程优化可以假设它永远不会改变，并基于该假设进行错误的优化。

但是，除了分配给某些局部变量rd（或wr）之外，我没有看到您在写入线程（或读取线程中的writeIdx）的任何地方访问readIdx。我只是假设缺少一些代码，否则您的问题实际上没有意义。

【讨论】：

【解决方案3】：

Nathan 是正确的，这并不是两个线程会覆盖彼此的变量，而是变量本身对于另一个线程（或者更确切地说是 CPU 核心）可能永远可见。

有一个有趣的队列，它实际上使用非易失性变量来让 CPU 更好地调度工作，LMAX disruptor。

【讨论】：