1. volatile作用

• 在Java的內(nèi)存模型下，線程可以把變量保存在本地內(nèi)存中， 而不是直接在主存中進行讀寫，這就可能造成一個線程在主存中修改變量的值，但另外一個線程還繼續(xù)使用它自己的本地內(nèi)存中變量的值，造成數(shù)據(jù)不一致。要解決這個問題，可以把變量聲明為volatile，這就指示JVM當每次使用該變量時都得到主存中進行讀取，volatile修飾的成員變量在每次被線程訪問時，都強迫從共享內(nèi)存中重讀該變量的值，而且，當成員變量值發(fā)生變化時，強迫線程將變化值寫回到共享內(nèi)存, 從而保證在任何時刻，不同的線程總是看到該成員變量的同一個值

在對volatile變量進行寫操作之前的所有可見的共享變量的寫操作，在另一個線程B讀這個volatile變量后，都會馬上對另一個線程B可見

• 為了獲得更好的性能，JVM可能會對指令進行重排序，使用volitile會禁止重排序，不過這也在一定程度上降低了代碼執(zhí)行效率

2. volatile的正確使用

要使volatile變量提供理想的線程安全，必須同時滿足下面兩個條件:

• 對變量的寫操作不依賴當前值
• 該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中

第一個條件使volatile變量不能用作線程安全計數(shù)器， i++看上去是一個單獨的操作，實際上是由讀取-修改-寫入三個操作序列組成的組合操作，必須以原子方式執(zhí)行，但volatile并不提供必須的原子性（如果是單線程操作，則可以忽略第一個條件）

假設現(xiàn)在有一個不變式:min < max

    private int min, max;

    public void setMin(int value) {
        if (value > max) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }   
        min = value;
    }

    public void setMax(int max) {
        if (value < min) {
            throw new IllegalArgumentException();
        }   
        max = value;
    }   

如果將min和max都聲明為volatile并不足以保證線程安全，假設同一時間，線程A調(diào)用setMin(5), 線程B調(diào)用setMax(3), 由于volitile并不阻塞線程，則兩個操作都會正常進行，但最后min = 5, max = 3，這就會不符合條件

3. 正確使用volatile的模式

1. 狀態(tài)標志

```
volatile boolean shudownRequested;
public void shutdown() {
    shutdownRequested = true;
}

public void doWork() {
    while (!shutdownRequested) {
        ...
    }
}
```

這種類型的狀態(tài)標記的一個公共特性是：通常只有一種狀態(tài)轉(zhuǎn)換，如從false變?yōu)閠rue，這種模式可以擴展到來回轉(zhuǎn)換的狀態(tài)標志，但是只有在轉(zhuǎn)換周期不被察覺的情況下才能擴展(false->true, true->false), 此外，還需要某些原子狀態(tài)轉(zhuǎn)換機制，如原子變量

2. 一次性安全發(fā)布

```

public class BackgroundFloobleLoader {
    public volatile Flooble theFlooble;

    public void initInBackground() {
        // do lots of stuff
        theFlooble = new Flooble();  // this is the only write to theFlooble
    }   
}

public class SomeOtherClass {
    public void doWork() {
        while (true) { 
            // do some stuff...
            // use the Flooble, but only if it is ready
            if (floobleLoader.theFlooble != null) 
                doSomething(floobleLoader.theFlooble);
            }
        }
}
```

如果 theFlooble 引用不是 volatile 類型，doWork() 中的代碼在解除對 theFlooble 的引用時，將會得到一個不完全構造的 Flooble

該模式的一個必要條件是：被發(fā)布的對象必須是線程安全的，或者是有效的不可變對象（有效不可變意味著對象的狀態(tài)在發(fā)布之后永遠不會被修改）。volatile 類型的引用可以確保對象的發(fā)布形式的可見性，但是如果對象的狀態(tài)在發(fā)布后將發(fā)生更改，那么就需要額外的同步

3. 獨立觀察

設有一種環(huán)境傳感器能夠感覺環(huán)境溫度。一個后臺線程可能會每隔幾秒讀取一次該傳感器，并更新包含當前文檔的 volatile 變量。然后，其他線程可以讀取這個變量，從而隨時能夠看到最新的溫度值;使用該模式的另一種應用程序就是收集程序的統(tǒng)計信息

4. volatile bean模式

在volatile bean模式中， JavaBean的所有數(shù)據(jù)成員都是volatile類型, 并且getter和setter方法除了獲取或設置屬性外，不能包含任何邏輯, 此外，對于對象引用的成員， 引用的對象必須是有效不可變的(這將禁止具有數(shù)組值得屬性， 因為當數(shù)組引用被聲明為 volatile 時，只有引用而不是數(shù)組本身具有 volatile語義)

5. 開銷較低的讀-寫鎖策略

如果讀操作遠遠超過寫操作，可以結合使用內(nèi)部鎖和 volatile 變量來減少公共代碼路徑的開銷

    public class CheesyCounter {
    
        private volatile int value;

        public int getValue() { return value; }

        public synchronized int increment() {
            return value++;
        }
    }

寫操作違反了使用 volatile 的第一個條件，因此不能使用 volatile 安全地實現(xiàn)計數(shù)器 —— 必須使用鎖,其中，鎖一次只允許一個線程訪問值，volatile 允許多個線程執(zhí)行讀操作，因此當使用 volatile 保證讀代碼路徑時，要比使用鎖執(zhí)行全部代碼路徑獲得更高的共享度 —— 就像讀－寫操作一樣。然而，要隨時牢記這種模式的弱點：如果超越了該模式的最基本應用，結合這兩個競爭的同步機制將變得非常困難

參考

1. Volatile 關鍵字（上）
2. 正確使用 Volatile 變量