Volatile用法和原理

前言

  Volatile的关键字从Java5出现后就存在了，很多人做了很长时间的Java开发都未必用的到这个关键字，其实它还是很有用的一个关键字。

正文

简单概述

  volatile是Java提供的一种轻量级的同步机制，同synchronized相比，volatile更轻量级，在访问volatile变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行的线程阻塞。

变量不加volatile

问题1 可见性问题

  CPU每次执行指令的时候会对内存进行读写操作，尽管内存的读写速度比硬盘的读写速度快得多，但是指令的处理速度更快，从内存进行读写速度相对于指令执行的速度就慢了，所以CPU就会将线程用到的变量以及一些复杂的操作复制到缓存（寄存器）中处理，然后再将处理的结果写入内存。但是对于多核CPU，线程可能运行在不同的CPU缓存中，这样的话就无法保证线程的可见性（指线程之间的可见性，一个线程修改的变量后，另一个线程取到变量也是修改后的变量）。

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//初始化
int i =10;
//每个线程都对i++
i++;

  对于i来说，线程A从内存读取i后存入缓存，它取到的值是10，线程B也将i从内存中读入缓存，取到值也是10。线程A对i++，i就变成了11，但是线程B中的i还是10，那么i变量对于线程是不可见的了。

问题2 有序性问题

int i = 0;//A步骤
int j = 1;//B步骤
i++;//C步骤
j++;//D步骤

  CPU为了保证性能或者在多个线程存在的情况下，对于指令的处理顺序会有变化（指令重排序：CPU允许将多条指令不按程序规定的顺序分别给各个相应的处理器处理），比如它可能先执行了B步骤，然后在执行A步骤，也可能先执行了D步骤，然后再执行C步骤。

变量加volatile

线程可见性

//初始化
volatile int i =10;

  对于一个变量赋予了volatile关键字后那么变量对所有的线程具有可见性，当一个线程修改了这个变量的值，编译器就不会将这个变量复制到缓存中，就直接在内存中操作，这样从内存中取到的volatile标识的变量就是最新的值，也就对其它线程可见了。

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线程有序性

  volatile可以禁止指令重排序，volatile标识的变量，会有内存屏障，指令重排序时就不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置，这样就保证不同的代码块只能串行执行，不能同步执行，这样就保证了线程的有序性。

volatile缺点

volatile不能保证原子性，volatile可以配合synchronized保证原子性。