为什么访问volatile变量比成员慢100左右？

Question

在这里，我编写了有关本地，成员，易失成员的访问速度的测试：

public class VolatileTest {

public int member = -100;

public volatile int volatileMember = -100;

public static void main(String[] args) {
    int testloop = 10;
    for (int i = 1; i <= testloop; i++) {
        System.out.println("Round:" + i);
        VolatileTest vt = new VolatileTest();
        vt.runTest();
        System.out.println();
    }
}

public void runTest() {
    int local = -100;

    int loop = 1;
    int loop2 = Integer.MAX_VALUE;
    long startTime;

    startTime = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < loop; i++) {
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
        }
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
        }
    }
    System.out.println("Empty:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

    startTime = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < loop; i++) {
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            local++;
        }
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            local--;
        }
    }
    System.out.println("Local:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

    startTime = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < loop; i++) {
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            member++;
        }
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            member--;
        }
    }
    System.out.println("Member:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

    startTime = System.currentTimeMillis();
    for (int i = 0; i < loop; i++) {
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            volatileMember++;
        }
        for (int j = 0; j < loop2; j++) {
            volatileMember--;
        }
    }
    System.out.println("VMember:" + (System.currentTimeMillis() - startTime));

}
}

这是我的X220（I5 CPU）上的结果：

回合：1 空：5本地：10成员：312 VM会员：33378

回合：2 空：31本地：0成员：294 VM会员：33180

回合：3 空：0本地：0成员：306 VM会员：33085

回合：4 空：0本地：0成员：300 VM会员：33066

回合：5 空：0本地：0成员：303 VMember：33078

回合：6 空：0本地：0成员：299 VMember：33398

回合：7 空：0本地：0成员：305 VMember：33139

回合：8 空：0本地：0成员：307 VM会员：33490

回合：9 空：0本地：0成员：350 VM会员：35291

回合：10 空：0本地：0成员：332 VM会员：33838

令我惊讶的是，访问易失性成员的速度比普通成员慢100倍。我知道关于volatile成员有一些突出的功能，例如对它的修改将立即对所有线程可见，对volatile变量的访问点起着“内存屏障”的作用。但是所有这些副作用是否可能是慢100倍的主要原因？

PS：我还在Core II CPU机器上进行了测试。它大约是9:50，大约慢5倍。似乎这也与CPU架构有关。5倍还大吧？

Answer 1

接取volatile防止一些JIT
optimisaton。如果您的循环实际上并没有执行任何操作，那么这尤其重要，因为JIT可以优化此类循环（除非您具有可变字段）。如果将循环“长时间”运行，则损耗会增加更多。

在更实际的测试中，您可能希望volatile将Cirical代码的速度降低30％到10倍。在大多数实际程序中，这几乎没有什么区别，因为CPU足够智能，可以“意识到”只有一个内核在使用易失性字段并对其进行缓存，而不是使用主内存。