Java并发编程之关键字volatile知识总结

一、作用

被 volatile 修饰的变量

1.保证了不同线程对该变量操作的内存可见性

2.禁止指令重排序

二、可见性

Java 内存模型（Java Memory Model） 是 Java 虚拟机定义的一种规范，即每个线程都有自己的工作空间，线程对变量的操作都在线程的工作内存中完成，再同步到主存中，这样可能会导致不同的线程对共享变量的操作，在各自线程工作空间内不一样的问题。

而用 volatile 修饰的变量，线程对该变量的修改，会立刻刷新到主存，其它线程读取该变量时，会重新去主存读取新值。

三、有序性

CPU 为了提供程序的运行效率，会对代码的执行顺序进行重排，因此代码中各个语句的先后执行顺序有可能会变化，但是它会保证程序最终执行结果与代码顺序执行结果一致。

指令重排序会考虑数据之间的依赖性，不会影响单个线程内程序的执行结果

c = 2 可能在 a = 1之前执行

int a = 1;
int c = 2;

volatile 修饰的变量具有有序性，即被 volatile 修饰的变量，在其前面的操作与在其后面的操作的执行顺序不能打乱。

int a= 1;
volatile b = 2;
int c = 2;

a = 1 一定在 c = 2 前面执行，volatile 的作用好像在两者之间插入了一个内存屏障

对于 volatile 的有序性应用，一般常用 double-check 的单例模式来说明

public class Singleton {
	private Singleton(){}

	private static volatile Singleton singleton;

	public static Singleton getSingleton(){
		if (singleton == null){
			synchronized(Singleton.class){
				if (singleton == null){
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton
	}
}

singleton = new Singleton(); 分为 3 步

1.new Singleton() 开辟堆内存空间

2.初始化 singleton 对象

3.将 singleton 对象指向堆内存地址

第 3 步可能在第 2 步之前执行，那么其它线程可能得到为初始化完成的 singleton 对象，造成异常。

四、happens-before

  • 程序顺序规则： 一个线程中的每个操作，happens-before于该线程中的任意后续操作
  • 监视器锁规则：对一个线程的解锁，happens-before 于随后对这个线程的加锁
  • volatile 变量规则： 对一个 volatile 域的写，happens-before 于后续对这个 volatile 域的读
  • 传递性：如果 A happens-before B ,且 B happens-before C, 那么 A happens-before C
  • start()规则： 如果线程A执行操作ThreadB_start()(启动线程B) , 那么A线程的ThreadB_start()happens-before 于B中的任意操作
  • join()原则： 如果A执行ThreadB.join()并且成功返回，那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。
  • interrupt()原则： 对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程代码检测到中断事件的发生，可以通过Thread.interrupted()方法检测是否有中断发生
  • finalize()原则：一个对象的初始化完成先行发生于它的finalize()方法的开始

五、与 Synchronized 对比

1.volatile 只能作用于变量，synchronized 可以作用于变量，方法，代码块

2.volatile 不保证原子性，synchronized 可以保证

3.访问 volatile 修饰的变量不会阻塞，synchronized 可能会

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