volatile变量的特殊规则

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volatile关键字在Java中提供了线程间变量的可见性，并禁止指令重排序。虽然它确保了新值对所有线程的可见性，但并不保证原子性，因此在涉及复合操作时仍需加锁。例如，volatile变量num++的操作可能会导致线程安全问题。volatile确保了读写操作的顺序，防止指令重排序带来的不确定性，保证了特定语句的执行顺序。

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JVM内存模型专门对volatile定义了一些特殊的访问规则。
volatile修饰的变量有两种特性

保证此变量对所有线程的可见性

这里的可见性，是指当一个线程对此变量进行修改，新值对于其他线程是可以立即得知的，而普通变量做不到这一点，普通变量的值在线程间的传递均需要通过主内存来完成。例如：线程A在修改了变量的值之后，要回写到主内存，而线程B在线程A回写完成之后再从主内存中进行读取，才对线程B是可见的。

volatile虽然可以保证对所有线程的可见性，但是在高并发下依然是不安全的，原因在于Java里的操作并非原子操作。
举个例子，看一段代码：

public class TestVolatile {
    public static  volatile int num=0;
    public static void increase(){
        num++;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread[] thread = new Thread[10];
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            thread[i] = new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                    for (int j = 0; j < 100; j++) {
                        increase();
                    }
                }
            });
            thread[i].start();
        }
        while (Thread.activeCount()>2){//当前线程的线程组中的数量>2
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(num);
    }
}

结果大多数情况下都是1000，但是但是但是！！！！
这并不代表就是安全的，看下面的结果（为了这个结果我也是试了好多次呢）出现了这个结果说明还是不安全的。
在这里插入图片描述

问题就在于num++之中，实际上num++等同于num = num+1。volatile关键字保证了num的值在取值时是正确
的，但是在执行num+1的时候，其他线程可能已经把num值增大了，这样在+1后会把较小的数值同步回主内存之
中。

由于volatile只保证对线程的可见性，在不符合以下两条规则的运算场景中，我们仍然需要通过加锁(synchronized或者lock)来保证原子性。

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

使用volatile变量的语义禁止指令重排序

普通的变量仅仅会保证在该方法的执行过程中所有依赖赋值结果的地方都能获取到正确的结果，而不能保证变量赋值操作的顺序和程序代码中执行的顺序一致
volatile关键字禁止指令重排序有两层意思：

1.当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作肯定已经全部完成，并且结果对于后面的操作是可见的，而后面的操作肯定还没有开始执行。
2.在进行指令优化时，不能将在对volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句
放到其前面执行。

举个例子:

x = 2;        //语句1
y = 0;        //语句2
flag = true;  //语句3
x = 4;         //语句4
y = -1;       //语句5

由于flag变量为volatile变量，那么在进行指令重排序的过程的时候，不会将语句3放到语句1、语句2前面，也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任何保证的。

并且volatile关键字能保证，执行到语句3时，语句1和语句2必定是执行完毕了的，且语句1和语句2的执行结果对语句3、语句4、语句5是可见的。

//线程1:
context = loadContext();   //语句1
inited = true;             //语句2
 
//线程2:
while(!inited ){
  sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);

inited变量如果没有被volatile修饰，那么语句2有可能在语句1之前执行，就可能导致context还没被初始化，而线程2中就使用未初始化的context去进行操作，导致程序出错。但是如果用volatile关键字对inited变量进行修饰，就不会出现这种问题了，因为当执行到语句2时，必定能保证context已经初始化完毕。