JVM 谈谈Volatile关键字？为什么不能保证原子性？用什么可以替代？为什么？

谈volatile关键字之前，首先必须聊聊JMM内存模型！

JMM主要的特性：可见性、原子性，顺序性

Java 虚拟机规范试图定义一种 Java 内存模型（JMM）,来屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，让 Java 程序在各种平台上都能达到一致的内存访问效果。简单来说，由于 CPU 执行指令的速度是很快的，但是内存访问的速度就慢了很多，相差的不是一个数量级，所以搞处理器的那群大佬们又在 CPU 里加了好几层高速缓存。在 Java 内存模型里，对上述的优化又进行了一波抽象。JMM 规定所有变量都是存在主存中的，类似于上面提到的普通内存，每个线程又包含自己的工作内存，方便理解就可以看成 CPU 上的寄存器或者高速缓存。所以线程的操作都是以工作内存为主，它们只能访问自己的工作内存，且工作前后都要把值在同步回主内存。

网上找的一些定义：

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简单描述如下：

• 主存存放线程需要操作的变量，但线程并不直接操作主存。
• 每个线程读取主存变量都是先拷贝一份到工作内存中，不同线程工作内存互不干扰。
• 线程修改了工作内存后，再写回主存中。
• 每次从主存读写的过程都需要经过原子性操作。

简单知道了java的内存模型，那开始聊聊volatile关键字。volatile关键字有三大特性：

①可见性

②不保证原子性

③禁止指令重排

首先要知道volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制，volatile的可见性是由jvm发送一条lock前缀的汇编指令实现的。volatile关键字是修饰成员变量的，也就是说，如果一个成员变量加了volatile关键字，就会告诉编译器和jvm的内存模型，这个变量是对所有线程共享的，可见性每次JVM都会读取最新写入的值并使其最新值在所有的cpu可见。volatile可以保证线程的可见性并且提供了一定的顺序性，但是无法保证原子性。在JVM底层volatile是采用内存屏障来实现的。使用了volatile关键字就好像是线程直接操作了主内存。

为什么不能保证原子性呢？

在我们的程序中，即使加了volatile也不能保证原子性，有一种粗暴的解决办法，就是加我们的synchronized同步锁，但是这种锁太重了。简单画个图演示为什么不能保证原子性。

在程序中的i++操作，是不能保证原子性的.

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那原子性和可见性不是就冲突了吗？不冲突

因为volatile 的可见性只能对应l原子性， a=1是原子性，而a++实际上是a=a+1 是非原子性的，所以会导致你说的情况，这时候就要引入同步，强制将a++转化为原子性。

那除了synchronized还有其他解决办法吗？

那就是大名鼎鼎的JUC包下的AtomicInteger,写一小段程序说明：

AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger();
atomicInteger.getAndIncrement();//获取在增加

那为什么用AtomicInteger就能保证原子性呢？因为他的底层是CAS，接下来就要说说什么是cas了。

cas是compare and set的缩写，比较并交换，unsafe是cas的核心类，cas的底层是靠的unsafe类来保证原子性的，unsafe是jvm下的rt.jar的运行jar包里面。

跟进源代码可以看见这段代码：

public final int getAndIncrement(){
    return unsafe.getAndAddInt(this,1);//这个1是值的valueoffset：内存地址偏移量
}

还靠的是一段do while循环，顾名思义，又叫自旋锁

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这时候就应该思考，为什么在没有加锁的情况下，还能保证线程安全呢？

①因为atomicInteger借助了UnSafe提供的CAS操作能够保证数据更新的时候是线程安全的，那么为什么借助了unsafe就能保证线程安全呢？以下总结出自我的笔记

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②

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因为cas并发原语体现在JAVA语言中就是sun.misc.Unsafe类中的各个方法。调用Unsafe类中的CAS方法，JVM会帮我们实现汇编指令，这是一种完全依赖的硬件功能。通过他实现了原子操作。并且原语的执行必须是连续的，在执行过程中不允许被中断，也就是说CAS是一条CPU的原子指令，不会造成所谓的数据不一致问题，保证了线程安全。

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