volatile 为什么不能保证线程安全

参考 https://blog.csdn.net/chenaima1314/article/details/78723265

cpu与内存的工作架构。cpu的各个核心有自己的寄存器（存储核心计算的临时结果）与缓存（缓冲内存与cpu核心处理速度的差异），各个核心共享同一块主内存。

JVM的线程模型，这里的工作内存就是指寄存器与缓存，主内存就是主存。也就是了解JVM的线程模型与 CPU-内存架构的映射。

 

除了线程模型，还缺内存模型，及其与 CPU-内存架构 的映射。 这样一来，线程模型-内存模型的关联也有了解释。栈是线程私有的，线程之间共享堆。

 

volatile 关键字作用

首先volatile仅保证了给工作内存的副本赋值时，同时写入到内存中，这个过程是原子的。

也就是从工作内存赋值指令assign，到传输值到内存store并写入write，这三个操作是原子操作。

 

缓存一致性协议（MESI协议）

这个协议首先将缓存分为了4种状态（MESI），核心对缓存的数据操作按读写操作以及读写对象是否是核心私有的cache也分为了4种（LR,LW,RR,RW），其次规定了在各个状态下，每个操作会发生的事情以及缓存状态的变化。

原文理出了大话处理器的全状态机表格，我们这里的例子中仅关心的是当cache状态是I时，进行LW的操作。

• 状态变化：I——>M
• 事情：从内存中取数据，在Cache中修改，状态变成M；如果其它Cache有这份数据，且状态为M，则要先将数据更新到内存；如果其它Cache有这份数据，则其它Cache的Cache line状态变成I

 

 

volatile 下线程不安全的例子

按照 volatile 的原子性， 3,4是原子的， 5,6,7是原子的。问题出在5的时候由于MESI协议，I状态下进行了LW，发生的不寻常行为只是从内存中先读一份新的值再修改。

因为 volatile 没办法保证指令的执行顺序，核心1先取内存值存了缓存，没想到缓存状态被核心2执行的操作弄成 invalid了，而核心1 恢复执行权时对于 invalid 状态的缓存不会重新LR，而是仍然继续自加操作得到了错误的结果，即使后面 volatile 原子性化的赋值写回内存指令对于前面计算发生的错误也无力回天。