volatile关键字

volatile是Java中的关键字，是轻量级的并发实现，效率比synchronized高，唯一不足是不能保证原子性，可保证有序性和内存可见性。

本节内容如下：

1.讲解Java内存模型

2.并发的三大特性：原子性，有序性，可见性

3.深入理解volitale

4. volatile和synchronized区别：

1.Java内存模型

Java内存模型规定，所有的共享变量都存储在主内存中，每个线程还有自己的工作内存，线程工作时，将主存中的变量拷贝到自己的工作内存，线程的读取、赋值等操作都是在工作内存中完成的，修改后的值不确定什么时候会同步到主存中，线程之间不能互相访问对方工作内存，这样线程工作内存中的值并不是最新值，从而产生内存不一致问题。

如：i=++i;

若初始化i=0,两个线程同时访问，最终i应该为2。但是可能会出现下面这种情况，两个线程同时读取到工作内存的值均为0，第一个线程执行完成后将1写到主内存，第二个线程的工作内存中i还为0，计算完成后，写到主存的值仍然为1。对于数字的操作，Java提供了原子操作类:AtomicInteger.

2. 并发三大特性

2.1 原子性

原子性即一个操作或多个操作，要么全部执行成功，要么全部执行失败。

比如：A给B赚钱，A账户减钱和B账户加钱的操作就是原子性的，必须要同时成功或同时失败，不可能A减钱成功，B加钱失败。

Java中的读取和赋值的单个操作都是原子性的，但是组合起来的操作就不是原子性的了。如下：

x=10;将10写到工作内存,是原子性的

y=x;该赋值包含两步，读取x的值，然后将10写到工作内存，所以并非原子性

x++;该操作包含三步，读取x的值，将x的值加1，将运行后的值写到工作内存中，所以也并非原子性

2.2 有序性

有序性是指程序执行的顺序按照代码的顺序执行。

而程序真正执行时不一定是按照代码的顺序执行的，因为可能会发生指令重排序，在指令重排序时会考虑数据间的依赖性，被依赖的数据会先执行，保证执行结果正确。适当的指令重排序会提升程序的性能。

虽然重排序不会影响单线程的执行结果，但是对于多线程的执行可能会导致结果错误。

如下：

//线程1执行如下代码

context=loadContext();//1

flag=true;//2

//线程2执行如下代码

while(!flag){}

dosomething(context);

1和2重排序后，单线程环境下不会影响结果，多线程时，若线程1执行完2还没初始化context,线程2跳出循环执行下面一条语句则会报错。

Java中可以通过volitale关键字保证有序性，防止编译器和处理器对指令进行重排序。

2.3 内存可见性

内存可见性是指，当多个线程共享同一个变量时，一个线程修改了该变量，其他线程能立刻看到修改后的新值。

当主线程将flag改为false后，由于没有立即写到主内存，第一个线程一直在工作内存读取flag，则很可能会造成死循环或者很久才读到最新变量。

3.深入理解volitale

volitale是线程同步的轻量级实现。一个共享变量被volitale修饰之后，即可保证内存可见性和有序性，但是不能保证原子性。

3.1 内存可见性

被volitale修饰后，线程改变共享变量后，会强制刷新到主内存，使其他线程的工作内存中该变量的缓存失效，所以其他线程再次读取该变量时只能去主存中读。

3.2 有序性

volitale可以通过禁止指令重排序来实现有序性。

如何做到禁止指令重排序的呢？

如下例子：

x=0;//1

y=1;//2

volatile boolean flag=true;//3

x=x+1;//4

y=y+1;//5

虚拟机会保证，1，2两条语句一定会在3之前执行，4，5两条语句一定会在3之后执行，但不能保证1，2或者4，5之间不进行重排序。

在对volatile修饰的变量进行写操作时，虚拟机会向处理器发送一条Lock前缀的指令，把变量的值写到主内存中，从而保证内存可见性。该指令就像一个内存屏障（内存栅栏），保证指令重排序时，不把其后面的指令排到内存屏障前面，也不把其前面的指令排到内存屏障后面。

4. volatile和synchronized区别：

volatile不支持原子性，synchronized是同步操作，一定是原子的；

volatile并发时不会阻塞，而synchronized会发生阻塞。