6、volatile关键字

Java内存模型工作

当前的java内存模型下，线程可以将变量保存在本地内存（机器的寄存器）中，而不是在主存中进行读写。这就可能造成一个线程在主存中修改了一个变量的值，而另一个线程还继续用它本地寄存器的值进行操作，造成数据的不一致。

volatile['vɒlətaɪl]关键词

概念：Volatile声明的变量表示该变量是不稳定的，每次需要到主存中读取。

具体：Volatile是一种稍弱的同步机制，在访问volatile变量时，不会执行加锁操作，因此不会使线程进入阻塞，因此volatile是一种比synchronized更轻量级的同步机制。

内存模型下的特殊规则：

Volatile关键字修饰的变量（共享变量-类成员变量、类静态成员变量），在多线程情况下，如果该变量发生改变，会强制将变量立即写回主内存，其会使其他线程中对应的变量缓存行无效，即要求其他线程必须从主内存中读取最新值。

Volatile实现原理及实现机制

可以发现是通过在volatile变量上加lock前缀指令（相当于内存屏障或叫内存栅栏）内存屏障的功能如下：

（1）确保指令重排序时不会把后面指令排列到内存屏障（内存栅栏：在volatile变量上加lock前缀指令）之前的位置，并且不会把变量之前的指令排到内存屏障之后的位置，即在执行内存屏障这句话时，这前面的操作已全部完成。

（2）强制将对缓存的修改操作立即写回主内存

（3）如果是写操作，它会使其他线程中的该变量的缓存行无效，必须从主内存中重新读取。

Volatile变量具有两层语义：

（1）保证了不同线程对该变量进行操作时的可见性。即一个线程修改该变量的值，其他线程是立即可见该变量的新值。

（2）禁止进行指令重排序

总：Volatile变量具有可见性、有序性但不具备原子性。

使用volatile修饰变量的规则：

（1）对变量的写操作不依赖于当前值（eg：计数 x++）

（2）该变量未包含在具有其他变量的不变式中(eg:x=1; j=x)

注：只有该变量状态完全真正独立于程序内其他内容时才使用volatile，即变量独立于其他变量和自己以前的值。（因为volatile不具有原子性，只能修饰本身具有原子性的变量）

场景：

（1）状态标识

布尔状态标识，用于指示是否发生了某个事件，例如完成初始化或请求关机

volatile boolean flag = false;
 
while(!flag){
    doSomething();
}
 
public void setFlag() {
    flag = true;
}

（2）双重检查锁定（double-check locking）

class Singleton{
    private volatile static Singleton instance = null;
     
    private Singleton() {
         
    }
     
    public static Singleton getInstance() {
        if(instance==null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance==null)
                    instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}