易失性变量“读取”和正常读取一样快吗？

Question

我知道写入volatile变量会将其从所有cpus的内存中刷新，但我想知道对volatile变量的读取是否与正常读取一样快？

volatile变量是否可以放在cpu缓存中，还是总是从主内存中提取？

Answer 1

你应该看看这篇文章：http://brooker.co.za/blog/2012/09/10/volatile.html。博客文章认为，与x86上的非易失性读取相比，volatile读取（也适用于x86）要慢得多。

• 测试1是对非易失性变量的并行读写。那里 没有可见性机制，读取的结果是 可能陈旧。
• 测试2是对volatile变量的并行读写。这并没有具体解决OP的问题。但值得注意的是，争用的挥发性可能非常缓慢。
• 测试3是对紧密循环中的易失性的读取。证明了它表示易失性的语义表明该值可以随着每次循环迭代而改变。因此，JVM无法优化读取并将其提升出循环。在测试1中，很可能读取并存储了一次值，因此没有实际的“读取”发生。

感谢Marc Booker运行这些测试。

Answer 2

答案有点依赖于架构。在x86上，没有专门针对易失性读取的额外开销，尽管会对其他优化产生影响。

JMM cookbook from Doug Lea, see architecture table near the bottom.

澄清：读取本身没有任何额外的开销。内存屏障用于确保正确的排序。 JSR-133对“LoadLoad，LoadStore，StoreLoad和StoreStore”四个障碍进行了分类。根据架构，这些障碍中的一些对应于“无操作”，意味着不采取任何行动，其他障碍需要围栏。没有与Load本身相关的隐式成本，但是如果有栅栏就可能会产生一个成本。对于x86，只有StoreLoad屏障会产生栅栏。

正如博客文章中所指出的那样，变量是易失性的这一事实意味着对变量的性质有一些假设，这些变量无法再进行，并且某些编译器优化不会应用于volatile。

挥发性不是应该被明智地使用的东西，但也不应该担心。在很多情况下，挥发性就足以代替更多的重型锁定。

Answer 3

它取决于架构。 volatile的作用是告诉编译器不要优化该变量。它迫使大多数操作将变量的状态视为未知状态。因为它是易失性的，所以可以通过另一个线程或其他一些硬件操作来改变它。因此，读取将需要重新读取变量，操作将是读取 - 修改 - 写入类型。

此类变量用于设备驱动程序，也用于与内存互斥锁/信号量同步。

Answer 4

易失性读取速度不是很快，特别是在多核CPU上（但也只是单核）。 执行内核必须从实际内存地址中获取，以确保它获得当前值 - 该变量确实无法缓存。

与此处的另一个答案相反，volatile变量不仅仅用于设备驱动程序！它们有时对编写高性能多线程代码至关重要！

Answer 5

volatile表示编译器无法通过将其值放入CPU寄存器来优化变量。必须从主存储器访问它。但是，它可以放在CPU缓存中。缓存将保证系统中任何其他CPU /核心之间的一致性。如果内存映射到IO，那么事情就会复杂一些。如果它是这样设计的，硬件将阻止缓存该地址空间，并且对该存储器的所有访问都将进入硬件。如果没有这样的设计，硬件设计人员可能需要额外的CPU指令以确保读/写通过缓存等。

通常，'volatile'关键字仅用于操作系统中的设备驱动程序。