### 內存屏障\(Memory Barrier\) 內存屏障（Memory Barrier，或叫做內存柵欄，Memory Fence）是一種CPU指令，用于控制特定條件下的重排序和內存可見性問題。Java編譯器也會根據內存屏障的規則禁止重排序，內存屏障可以禁止特定類型處理器的重排序，從而讓程序按我們預想的流程去執行。 內存柵欄\(Memory Barrier\)：內存柵欄可以刷新緩存，使緩存無效，刷新硬件的寫緩沖，以及停止執行管道 內存屏障是一條這樣的指令： * 保證特定操作的執行順序； * 影響某些數據（或是某條指令的執行結果）的內存可見性； 編譯器和CPU能夠重排序指令，保證最終相同的結果，嘗試優化性能。插入一條Memory Barrier會告訴編譯器和CPU：不管什么指令都不能和這條Memory Barrier指令重排序。 Memory Barrier所做的另外一件事是強制刷出各種CPU cache，如一個Write-Barrier（寫入屏障）將刷出所有在Barrier之前寫入 cache 的數據，因此，任何CPU上的線程都能讀取到這些數據的最新版本。 ``` “這和java有什么關系？上面java內存模型中講到的volatile是基于Memory Barrier實現的” ``` 如果一個變量是volatile修飾的，JMM會在寫入這個字段之后插進一個Write-Barrier指令，并在讀這個字段之前插入一個Read-Barrier指令。這意味著，如果寫入一個volatile變量，就可以保證： * 一個線程寫入變量a后，任何線程訪問該變量都會拿到最新值。 * 在寫入變量a之前的寫入操作，其更新的數據對于其他線程也是可見的。因為Memory Barrier會刷出cache中的所有先前的寫入。 ### 內存屏障類型 * LoadLoad屏障：對于這樣的語句Load1; LoadLoad; Load2，在Load2及后續讀取操作要讀取的數據被訪問前，保證Load1要讀取的數據被讀取完畢。 * StoreStore屏障：對于這樣的語句Store1; StoreStore; Store2，在Store2及后續寫入操作執行前，保證Store1的寫入操作對其它處理器可見。 * LoadStore屏障：對于這樣的語句Load1; LoadStore; Store2，在Store2及后續寫入操作被刷出前，保證Load1要讀取的數據被讀取完畢。 * StoreLoad屏障：對于這樣的語句Store1; StoreLoad; Load2，在Load2及后續所有讀取操作執行前，保證Store1的寫入對所有處理器可見。它的開銷是四種屏障中最大的。在大多數處理器的實現中，這個屏障是個萬能屏障，兼具其它三種內存屏障的功能 基于保守策略的JMM內存屏障插入策略： * 在每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障； * 在每個volatile寫操作的后面插入一個StoreLoad屏障； * 在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadLoad屏障； * 在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadStore屏障； ### volatile寫 基于保守策略下，volatile寫插入內存屏障后生成的指令序列示意圖  上圖中的StoreStore屏障可以保證在volatile寫之前，其前面的所有普通寫操作已經對任意處理器可見了。這是因為StoreStore屏障將保障上面所有的普通寫在volatile寫之前刷新到主內存； 注意volatile寫后面的StoreLoad屏障：此屏障的作用是避免volatile寫與后面可能有的volatile讀/寫操作重排序。因為編譯器常常無法準確判斷在一個volatile寫的后面是否需要插入一個StoreLoad屏障（比如，一個volatile寫之后方法立即return）。為了保證能正確實現volatile的內存語義，JMM在采取了保守策略：在每個volatile寫的后面，或者在每個volatile讀的前面插入一個StoreLoad屏障。從整體執行效率的角度考慮，JMM最終選擇了在每個volatile寫的后面插入一個StoreLoad屏障。因為volatile寫-讀內存語義的常見使用模式是：一個寫線程寫volatile變量，多個讀線程讀同一個volatile變量。當讀線程的數量大大超過寫線程時，選擇在volatile寫之后插入StoreLoad屏障將帶來可觀的執行效率的提升。從這里可以看到JMM在實現上的一個特點：首先確保正確性，然后再去追求執行效率 ### volatile讀 volatile讀插入內存屏障后生成的指令序列示意圖  上圖中的LoadLoad屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通讀重排序。LoadStore屏障用來禁止處理器把上面的volatile讀與下面的普通寫重排序。 _**參考資料**_ 【Java內存模型Cookbook（二）內存屏障】[http://ifeve.com/jmm-cookbook-mb/](http://ifeve.com/jmm-cookbook-mb/)