volatile关键字 详解

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1. 简介

Java 语言提供了一种稍弱的同步机制，即 volatile 变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。volatile 变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方，因此在读取 volatile 类型的变量时总会返回最新写入的值

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2. 使用场景

• 单例模式的双检锁
• 线程的停止
• 生产消费者模型

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3. 作用

一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义

• 变量可见性
  其一是保证该变量对所有线程可见，这里的可见性指的是当一个线程修改了变量的值，那么新的值对于其他线程是可以立即获取的

• 禁止进行指令重排序

  什么是重排序？

1. 程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
2. 一般来说处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，进行重新排序（重排序），它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的

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4. 非 volatile 变量的读写

在对非volatile变量进行读写的时候，每个线程都会将内存中的数据拷贝一份到CPU缓存中，如果有多个CPU，就意味着每个线程可以拷贝到不同的CPU缓存中，意味着每个线程都是独立的，数据不可见

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5. volatile 变量的读写

volatile本质是告诉JVM当前变量在本地内存是不确定的，需要从主存中读取，所以保证每次对共享变量的读写都是可见的

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6. 为什么不能保证原子性

就好比经典的i+1操作
如果没有其他线程的干扰，结果是正确的
但是如果有其他线程

• 线程1执行i++操作，然后线程阻塞
• 线程2执行i++操作，操作完之后刷回主存
• 此时线程1读取的仍然是旧值，就会将线程2执行结果给覆盖掉

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7. 跟 sychronized 的区别

• volatile 关键字是线程同步的轻量级实现，所以 volatile 性能肯定比synchronized关键字要好。但是 volatile 关键字只能用于变量而 synchronized 关键字可以修饰方法以及代码块 。
• volatile 关键字能保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性。synchronized 关键字两者都能保证。
• volatile关键字主要用于解决变量在多个线程之间的可见性，而 synchronized 关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性

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8. JMM(Java内存模型)

共享内存模型指的就是Java内存模型(简称JMM)，JMM决定一个线程对共享变量的写入时,能对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化

从上图来看，线程A与线程B之间如要通信的话，必须要经历下面2个步骤：

1. 首先，线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。
2. 然后，线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

总结： 什么是Java内存模型：java内存模型简称jmm，定义了一个线程对另一个线程可见。共享变量存放在主内存中，每个线程都有自己的本地内存，当多个线程同时访问一个数据的时候，可能本地内存没有及时刷新到主内存，所以就会发生线程安全问题