volatile 是什么？

原创已于 2025-04-15 10:53:06 修改 · 461 阅读

8 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #单例模式 #开发语言

于 2025-04-15 10:52:51 首次发布

`volatile` 是什么？

在 Java 中，volatile 是一个关键字，用于修饰变量。它的主要作用是保证 变量的可见性 和 防止指令重排序，从而确保多线程环境下的正确性。

`volatile` 的作用

可见性：
- 当一个线程修改了 volatile 修饰的变量，其他线程能够立即看到最新的值。
- 普通变量在多线程环境中可能会被线程缓存，导致其他线程无法及时看到变量的最新值。
禁止指令重排序：
- volatile 确保变量的读写操作不会被编译器或 CPU 重排序。
- 这对于多线程环境下的初始化操作非常重要，避免线程读取到未完全初始化的对象。

`volatile` 的使用场景

1. 状态标志

当多个线程需要共享一个简单的状态标志时，可以使用 volatile 来保证线程间的可见性。

示例：线程停止标志

public class VolatileExample {
    private volatile boolean running = true;

    public void stop() {
        running = false; // 修改标志
    }

    public void doWork() {
        while (running) {
            // 执行任务
        }
    }
}

解释：

一个线程调用 stop() 方法修改 running 为 false。
由于 running 是 volatile 修饰的，其他线程能够立即看到修改后的值，从而停止任务。

2. 双重检查锁定

在单例模式中，volatile 用于防止指令重排序，确保对象初始化的正确性。

示例：双重检查锁定

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton(); // 防止指令重排序
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

解释：

volatile 确保对象初始化的有序性，避免其他线程读取到未完全初始化的对象。

3. 发布和共享变量

当一个线程需要将结果发布给其他线程时，可以使用 volatile。

示例：任务完成通知

public class Task {
    private volatile boolean isCompleted = false;

    public void completeTask() {
        isCompleted = true; // 通知其他线程任务完成
    }

    public boolean isTaskCompleted() {
        return isCompleted;
    }
}

解释：

一个线程调用 completeTask() 修改 isCompleted 为 true。
其他线程能够立即看到任务完成的状态。

`volatile` 的局限性

不保证原子性：
- volatile 仅保证可见性，但不保证操作的原子性。
- 例如，count++ 是非原子操作，即使 count 是 volatile 修饰的，也无法保证线程安全。
示例：非线程安全的计数器
```
private volatile int count = 0;

public void increment() {
    count++; // 非原子操作
}
```
解决方法：
- 使用 synchronized 或 AtomicInteger 来保证原子性。
适用场景有限：
- volatile 适用于简单的状态标志或单次读写操作。
- 对于复杂的操作（如递增、累加），需要使用其他同步机制（如 synchronized 或 Lock）。

`volatile` 与 `synchronized` 的区别

特性	`volatile`	`synchronized`
可见性	保证可见性	保证可见性
原子性	不保证	保证
性能	较高（无锁机制）	较低（涉及锁机制）
适用场景	简单的状态标志或单次读写操作	复杂的多线程同步操作