【JavaSE】多线程volatile关键字

编译优化

       我们都知道，所有的高级程序设计语言所编写的源代码，都要经过编译系统或解释系统的翻译，转换为计算机硬件系统能够识别的机器语言代码，才能最终在计算机上执行。
       而现代的编译或解释软件都很强大，很智能，它们会尽可能选择能让我们的程序以最高效率的形式工作，即，它们会尽可能地“优化”我们的代码，使得最终编译或解释出的机器语言代码与我们的源代码有所差异！
       这里要涉及计算机存储体系的概念。

计算机存储体系

       计算机体统有包括外存、内存等不同的存储层次，相对完整地说。计算机存储体系从“外”到“内”分为5层：
               海量外存——存储空间最大，速度最慢；
               外存——存储空间大，速度也比较慢；
               内存——存储空间不是很大，速度却很快；
               高速缓存——存储空间小得多，速度更快；
               寄存器——存储空间最小，速度最快；
        其实，寄存器已经是CPU的范畴了，它们是CPU不可或缺的组成部分。
        在上述存储方式中，最快的是寄存器（组），是CPU指令访问的常客，但是，存储容量非常的少：内存是计算机指令与数据存储的最主要的空间，CPU可以访问内存，但与寄存器比较，对内存的访问速度要慢很多很多。
        我们所编写的程序中，变量、数组的本质就是内存空间（无论是系统堆栈还是系统堆），对变量、数组元素的访问，就是对内存的访问。
        对于像循环中的控制量

for(int i = 0;i < 10;i++)

中的变量i，会在程序中被频繁访问！
        如果每次对变量i的访问，都要执行从内存中“读”或向内存中“写”的话，程序的执行效率会因为内存访问速度很慢，而大打折扣！

变量的寄存器优化

        事实上。很多编译软件都对“要频繁访问的变量”，进行寄存器优化！
        也就是说，对于这个变量，编译系统在第一次访问它的时候，将其从内存中读出，并用一个专门的寄存器保存其值。
        在以后对这个变量进行写（i++）和读（i < 10）时，不是真正地写或读内存中i所代表的空间的值，而是直接对上述的寄存器进行操作！
        也就是说，当编译系统对某个变量进行寄存器优化后，对于这个变量的读、写操作，不是对真正的内存变量空间进行读、写操作，而是仅仅对提取了这个变量数据的寄存器进行操作！
        这意味着，如果存在两个线程，它们都存在对同一变量的寄存器优化后，那么两个线程表面上是对同一变量进行访问，但事实上，却是对各自的寄存器中的值进行访问！(每个线程都会有自己的寄存器，比如，A方法要频繁操作某个private成员，B方法也要频繁操作这个private成员，那么，两个寄存器都会对这个成员进行寄存器优化，为了防止出现多线程并发访问的问题，就需要对这个成员注明：不能进行寄存器优化（volatile）。)
        也就是说，就算某个线程更改了“同一个变量”的值，而其本质知识更改了寄存器的值，而没有真正更改“内存空间“”的值，从而使得两个线程并没有彼此真正相互影响！
        为了避免这样的事故，需要用到 C 和 java 都有的一个关键字，volatile。

volatile关键字

        volatile 关键字用在变量前，像编译器说明：这个变量不能进行寄存器优化！
        也就是说，带有 volatile 关键字修饰的变量，程序中对它的访问语句，在被变量的访问（读/写），一定会坚持对其内存空间进行访问！
        这就可以避免因为变量的寄存器优化所带来的困扰了！
        但是，volatile 关键字也是有代价的！
        很明显，volatile 要求每次对相关变量的访问都必须对其内存空间操作，这将降低程序执行效率！所以，volatile关键字的使用不能“泛滥”！
        如果类的某个成员，会在不同的线程中进行访问，而这种访问“应该”对线程彼此产生影响（使线程通过这个变量关联起来），那么，这个变量最好加上 volatile 修饰！
        还需要进一步说明的是：对于局部变量（包括方法/函数的形参变量），因为使用的是系统堆栈空间，而且，只有在方法/函数被调用的时候才会“申请”它们的空间。
        因此，就算是不同线程执行相同的方法/函数，这些变量也是“线程独立”，即，每一个线程拥有专属于自己的局部变量，对这些变量的更改，不会影响到其它线程的同名变量！
        所以， 局部变量（包括形参变量）是线程安全的！ 它们不需要 volatile 关键字修饰。