死磕并发之volatile关键字详解

• volatile关键字可以说是java虚拟机提供的最轻量级的同步机制。

当一个变量定义为volatile之后，它将具备两种特性：

• 保证此变量对所有线程的可见性。“可见性”是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知的。
  普通变量和volatile关键字修饰的变量都是依赖主内存作为传递媒介的方式实现可见性的。唯一的区别就是： volatile修饰的变量保证每次修改后都能立即同步到主内存中，每次使用时都必须从主内存中刷新，而普通变量则不能保证。
• 禁止指令重排序优化。普通变量仅仅会保证在该方法执行过程中所有依赖赋值结果的地方都能够获取到正确的结果，而不能保证变量赋值操作顺序与程序代码中的执行顺序一致。因为一个线程的方法执行过程中无法感知到这点，这也就是java内存模型中描述的所谓的“线程内表现为串行的语义”。

• 上面说的主内存同步刷新相关的可以参考死磕并发之java内存模型(JMM)

例如下面这几行代码，看上去没什么问题，线程B循环等待上下文加载，线程A加载上下文，成功后修改状态。但是如果发生了指令重排序，线程A中初始化和修改状态发生了指令重排序，导致上下文还未初始化完成而线程B已经跳出循环开始执行，这时就会报错。

• 这里java代码的重排只是为了方便理解，真正的指令重排是在字节码指令层面。

boolean contextReady = false;

//在线程A中执行:
context = loadContext();
contextReady = true;


在线程B中执行:
while( ! contextReady ){ 
   sleep(200);
}
doAfterContextReady (context);

• volatile关键字并不能保证原子性，在不符合以下两条规则的场景中，还是用通过加锁来保证原子性。

• 运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。
• 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。

• 性能方面

volatile变量读操作性能消耗与普通变量几乎没什么区别，但是写操作可能会慢一些，因为它需要在本地代码中插入许多内存屏障指令来保证处理器不发生乱序执行。