Android volatile 原理。

在《Java 并发编程：核心理论》一文中，我们已经提到可见性、有序性及原子性 问题，通常情况下我们可以通过 Synchronized 关键字来解决这些个问题，不过 如果对 Synchonized 原理有了解的话，应该知道 Synchronized 是一个较重量级 的操作，对系统的性能有比较大的影响，所以如果有其他解决方案，我们通常都 避免使用 Synchronized 来解决问题。

而 volatile 关键字就是 Java 中提供的另一种解决可见性有序性问题的方案。对于 原子性，需要强调一点，也是大家容易误解的一点：对 volatile 变量的单次读/ 写操作可保证原子性的，如 long 和 double 类型变量，但是并不能保证 i++这种 操作的原子性，因为本质上 i++是读、写两次操作。 volatile 也是互斥同步的一种实现，不过它非常的轻量级。 volatile 的意义？ 线程会一直等待。 可以尝试获得锁，线程可以不用一直等待 锁状态 无法判断 可以判断 锁类型 可重入 不可中断 非公平 可重入 可判断 可公平（两者皆可） 性能 少量同步 大量同步

• 防止 CPU 指令重排序 volatile 有两条关键的语义： 保证被 volatile 修饰的变量对所有线程都是可见的 禁止进行指令重排序 要理解 volatile 关键字，我们得先从 Java 的线程模型开始说起。如图所示：

  
  
  image.png
  
  

  Java 内存模型规定了所有字段（这些字段包括实例字段、静态字段等，不包括局 部变量、方法参数等，因为这些是线程私有的，并不存在竞争）都存在主内存中， 每个线程会 有自己的工作内存，工作内存里保存了线程所使用到的变量在主内 存里的副本拷贝，线程对变量的操作只能在工作内存里进行，而不能直接读写主 内存，当然不同内存之间也 无法直接访问对方的工作内存，也就是说主内存是 线程传值的媒介。
  我们来理解第一句话：
  保证被 volatile 修饰的变量对所有线程都是可见的 如何保证可见性？
  被 volatile 修饰的变量在工作内存修改后会被强制写回主内存，其他线程在使用 时也会强制从主内存刷新，这样就保证了一致性。 关于“保证被 volatile 修饰的变量对所有线程都是可见的”，有种常见的错误理解：

• 由于 volatile 修饰的变量在各个线程里都是一致的，所以基于 volatile 变 量的运算在多线程并发的情况下是安全的。 这句话的前半部分是对的，后半部分却错了，因此它忘记考虑变量的操作是否具有原子性这一问题。
  举个例子：

    private volatile int start = 0;
    private void volatile Keyword() {
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    start++;
                }
            }
        }; for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable); thread.start();
        } Log.d(TAG, "start = " + start);
    }

image.png

这段代码启动了 10 个线程，每次 10 次自增，按道理最终结果应该是 100，但是 结果并非如此。 为什么会这样？
仔细看一下 start++，它其实并非一个原子操作，简单来看，它有两步：
1、取出 start 的值，因为有 volatile 的修饰，这时候的值是正确的。
2、自增，但是自增的时候，别的线程可能已经把 start 加大了，这种情况下就有 可能把较小的 start 写回主内存中。
所以 volatile 只能保证可见性，在不符合以 下场景下我们依然需要通过加锁来保证原子性：

• 运算结果并不依赖变量当前的值，或者只有单一线程修改变量的值。（要 么结果不依赖当前值，要么操作是原子性的，要么只要一个线程修改变量 的值） - 变量不需要与其他状态变量共同参与不变约束 比方说我们会在线程里加 个 boolean 变量，来判断线程是否停止，这种情况就非常适合使用 volatile。
  我们再来理解第二句话。 禁止进行指令重排序 什么是指令重排序？
  指令重排序是指指令乱序执行，即在条件允许的情况下直接运行当前有能 力立即执行的后续指令，避开为获取一条指令所需数据而造成的等待，通 过乱序执行的技术提供执行效率。 指令重排序会在被 volatile 修饰的变量的赋值操作前，添加一个内存屏障， 指令重排序时不能把后面的指令重排序移到内存屏障之前的位置。