【javaEE面试题（五）在JMM（Java Memory Model (Java 内存模型)）下谈volatile的作用】

volatile 能保证内存可见性
volatile 修饰的变量, 能够保证 “内存可见性”.

代码在写入 volatile 修饰的变量的时候

• 改变线程工作内存中volatile变量副本的值
• 将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存

代码在读取 volatile 修饰的变量的时候

• 从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中
• 从工作内存中读取volatile变量的副本
  前面我们讨论内存可见性时说了, 直接访问工作内存(实际是 CPU 的寄存器或者 CPU 的缓存), 速度非常快, 但是可能出现数据不一致的情况.
  加上 volatile , 强制读写内存. 速度是慢了, 但是数据变的更准确了.

代码示例

在这个代码中

• 创建两个线程 t1 和 t2
• t1 中包含一个循环, 这个循环以 flag == 0 为循环条件.
• t2 中从键盘读入一个整数, 并把这个整数赋值给 flag.
• 预期当用户输入非 0 的值的时候, t1 线程结束.

import java.util.Scanner;

public class ThreadVolatile {
    static class Counter {
        public int flag = 0;
    }
        public static void main(String[] args) {
            Counter counter = new Counter();
            Thread t1 = new Thread(() -> {
                while (counter.flag == 0) {
                    // do nothing
                }
                System.out.println("循环结束!");
            });
            Thread t2 = new Thread(() -> {
                Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                System.out.println("输入一个整数:");
                counter.flag = scanner.nextInt();
            });
            t1.start();
            t2.start();
        }
}

// 执行效果
// 当用户输入 非0值 时, t1 线程循环不会结束. (这显然是一个 bug)

• t1 读的是自己工作内存中的内容.
• 当 t2 对 flag 变量进行修改, 此时 t1 感知不到 flag 的变化

如果给 flag 加上 volatile

static class Counter {
    public volatile int flag = 0; 
}
// 执行效果
// 当用户输入非0值时, t1 线程循环能够立即结束.

volatile 不保证原子性

volatile 和 synchronized 有着本质的区别. synchronized 能够保证原子性, volatile 保证的是内存可见性.

代码示例
这个是最初的演示线程安全的代码

• 给 increase 方法去掉 synchronized
• 给 count 加上 volatile 关键字.

static class Counter {
    volatile public int count = 0;
    void increase() {
        count++;
   }
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    final Counter counter = new Counter();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 50000; i++) {
            counter.increase();
       }
   });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
        for (int i = 0; i < 50000; i++) {
            counter.increase();
       }
   });
    t1.start();
    t2.start();
    t1.join();
    t2.join();
    System.out.println(counter.count);
}

此时可以看到, 最终 count 的值仍然无法保证是 100000.

JMM下volatile作用

正常程序执行的过程中,会把主内存的数据,先加载到工作内存中,再进行计算处理.编译器优化可能会导致不是每次都真的读取主内存,而是直接取工作内存中的缓存数据.(就可能导致内存可见性问题）
volatile 起到的效果,就是保证每次读取内存都是真的从主内存重新读取