Volatile关键字解析

Volatile 关键字解析

1：禁止指令重排

从单例模型认识Volatile

public class Singleton {
    public static volatile Singleton singleton;
    public static Singleton getSingleton() {
        if (singleton == null) {                     
            synchronized (Singleton.class) {        
                if (singleton == null) {            
                    singleton = new Singleton();      
                }
            }
        }
        return singleton;
    }
}

单例中为什么要使用volatile？
编译器和处理器为了在不改变程序执行结果的前提下，尽可能提高执行效率。会对一些指令进行重新排序。而在一个创建对象的过程中（new Singleton()）可以分为4步：

1：加载class对象
2：分配内存空间
3：调用构造函数，初始化实例
4：返回引用地址

当进行重排序的时候可能会出现，当对象没有初始化完成就返回了引用地址，别的线程判定对象不是空，直接拿去用了，但是对象还是个半成品，就可能会导致空指针异常。
所以创建单例时候使用volatile是为了禁止指令重排。

2：内存可见性

JMM:

1:每一个线程还存在自己的工作内存，线程的工作内存，保留了被线程使用的变量的工作副本。
2:线程对变量的所有的操作(读，取)都必须在工作内存中完成，而不能直接读写主内存中的变量。
3:不同线程之间也不能直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量的值的传递需要通过主内存中转来完成。

本地内存和主内存的关系:

volatile变量在读的时候总能获取到其他线程最后写入的值。

写：当写入一个volatile变量时，将线程工作内存中的变量值刷新到主内存中。
读：当读取一个volatile变量时，首先将改工作内存中的变量设置为无效，重新从主内存中获取最新的有效值。

volatile通过MESI（缓存一致性协议）+ 嗅探 实现的。嗅探可以知道其他内存中的volatile修饰的变量在其他线程中是否已经过期，过期了就会直接从主内存中读取数据。

3:Volatile使用场景

1：Volatile只能保证可见性和有序性，不能保证原子性。在多线程情况下，Volatile变量不应该做非原子操作比如：“i++”,可以做：“i=true”
2：Volatile用的时候要谨慎，Volatile为了可见性，使用了嗅探，如果变量太多，会导致“总线风暴”；

4：总结

1：volatile修饰符适用于以下场景：某个属性被多个线程共享，其中有一个线程修改了此属性，其他线程可以立即得到修改后的值，比如booleanflag;或者作为触发器，实现轻量级同步。
2：volatile属性的读写操作都是无锁的，它不能替代synchronized，因为它没有提供原子性和互斥性。因为无锁，不需要花费时间在获取锁和释放锁_上，所以说它是低成本的。
3：volatile只能作用于属性，我们用volatile修饰属性，这样compilers就不会对这个属性做指令重排序。
4：volatile提供了可见性，任何一个线程对其的修改将立马对其他线程可见，volatile属性不会被线程缓存，始终从主 存中读取。
5：volatile提供了happens-before保证，对volatile变量v的写入happens-before所有其他线程后续对v的读操作。
6：volatile可以在单例双重检查中实现可见性和禁止指令重排序，从而保证安全性。