volatile关键字在Java中的主要作用是确保共享变量的可见性和禁止指令重排,从而在一定程度上实现线程安全。
可见性:
当一个线程修改了volatile修饰的变量的值,其他线程可以立即看到这个修改,保证了共享变量的可见性。在Java中,每个线程都有自己的工作内存(也称为本地内存),线程会先从主内存中读取共享变量的值到本地内存,然后在本地内存中进行操作,操作完成后再将结果写回主内存。而volatile关键字可以确保当一个线程修改了某个变量的值后,这个值会立即被刷新到主内存,从而其他线程可以立即读取到这个最新值。
禁止指令重排:
编译器和处理器在编译和执行代码时,可能会对指令进行重排序以提高效率。但volatile关键字可以禁止这种重排序,从而确保程序的正确性。
volatile关键字还可以保证一些简单操作的原子性,例如++操作。但对于复合操作,volatile关键字则无法保证其原子性。
Java内存模型(JMM)是Java虚拟机规范中定义的一种内存模型,它描述了Java程序中各个变量(包括实例字段、静态字段和构成数组对象的元素)的访问规则,以及Java线程之间如何通过共享变量进行通信。JMM主要目标是定义程序中各个变量的访问方式,包括如何在多线程之间共享变量、如何保证共享变量的可见性和有序性等。
JMM规定了所有的变量都存储在主内存中,每条线程都有自己的工作内存(与前面提到的本地内存概念类似),线程之间无法直接访问对方工作内存中的变量,线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。线程在访问某个变量时,会先从主内存中读取这个变量的值到自己的工作内存中,然后在自己的工作内存中进行操作,操作完成后再将结果写回主内存。这样的设计可以提高程序的执行效率,但也带来了一些问题,如可见性和有序性。
为了解决这些问题,JMM提供了一系列规则来约束对变量的访问和更新操作。例如,volatile关键字就是JMM提供的一种同步机制,它可以确保共享变量的可见性和禁止指令重排。另外,JMM还提供了synchronized关键字等其他的同步机制来确保线程之间的同步和通信。