Volatile关键字的作用

Volatile关键字的作用

Volatile关键字的作用主要有如下两个：1.线程的可见性：当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。

顺序一致性：禁止指令重排序。

一、线程可见性

我们先通过一个例子来看看线程的可见性：

public class VolatileTest { boolean flag = true; public void updateFlag(){ this.flag = false; System.out.println("修改flag值为：" + this.flag); } public static void main(String[] args){ VolatileTest test = new VolatileTest(); new Thread(() -> { while (test.flag) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "结束"); }, "Thread1").start(); new Thread(() -> { try { Thread.sleep(2000); test.updateFlag(); } catch (InterruptedException e) { } }, "Thread2").start(); }}

打印结果如下，我们可以看到虽然线程Thread2已经把flag 修改为false了，但是线程Thread1没有读取到flag修改后的值，线程一直在运行

修改flag值为：false

我们把flag 变量加上volatile：

volatile boolean flag = true;

重新运行程序，打印结果如下。Thread1结束，说明Thread1读取到了flage修改后的值

修改flag值为：falseThread1结束

说到可见性，我们需要先了解一下Java内存模型，Java内存模型如下所示：

线程之间的共享变量存储在主内存中（Main Memory）中，每个线程都一个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。

所以当一个线程把主内存中的共享变量读取到自己的本地内存中，然后做了更新。在还没有把共享变量刷新的主内存的时候，另外一个线程是看不到的。

如何把修改后的值刷新到主内存中的？现代的处理器使用写缓冲区临时保存向内存写入的数据。写缓冲区可以保证指令流水线持续运行，它可以避免由于处理器停顿下来等向内存写入数据而产生的延迟。同时，通过以批处理的方式刷新写缓冲区，以及合并写缓冲区中对同一内存地址的多次写，较少对内存总线的占用。但是什么时候写入到内存是不知道的。

所以就引入了volatile，volatile是如何保证可见性的呢？在X86处理器下通过工具获取JIT编译器生成的汇编指令来查看对volatile进行写操作时，会多出lock addl。Lock前缀的指令在多核处理器下会引发两件事情：

二、顺序一致性

在执行程序时，为了提高性能，编译器和处理器常常会对指令做重排序。重排序分为如下三种：

Volatile写插入内存屏障后生成指令序列示意图：

Volatile读插入内存屏障后生成指令序列示意图：

通过上面这些我们可以得出如下结论：编译器不会对volatile读与volatile读后面的任意内存操作重排序；编译器不会对volatile写与volatile写前面的任意内存操作重排序。

防止重排序使用案例：

public class SafeDoubleCheckedLocking { private volatile static Instance instane; public static Instance getInstane(){ if(instane==null){ synchronized (SafeDoubleCheckedLocking.class){ if(instane==null){ instane=new Instance(); } } } return instane; }}

创建一个对象主要分为如下三步：

1.分配对象的内存空间。2.初始化对象。3.设置instance指向内存空间。

如果instane 不加volatile，上面的2，3可能会发生重排序。假设A，B两个线程同时获取，A线程获取到了锁，发生了指令重排序，先设置了instance指向内存空间。这个时候B线程也来获取，instance不为空，这样B拿到了没有初始化完成的单例对象（如下图）

二、Volatile与Synchronized比较

1.Volatile是轻量级的synchronized，因为它不会引起上下文的切换和调度，所以Volatile性能更好。2.Volatile只能修饰变量，synchronized可以修饰方法，静态方法，代码块。3.Volatile对任意单个变量的读/写具有原子性，但是类似于i++这种复合操作不具有原子性。而锁的互斥执行的特性可以确保对整个临界区代码执行具有原子性。4.多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会发生阻塞。5.volatile是变量在多线程之间的可见性，synchronize是多线程之间访问资源的同步性。

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