前言

• java 5之前這個(gè)關(guān)鍵字備受爭(zhēng)議，java5只有volatile才得以重生
• 因?yàn)関olatile和java的內(nèi)存模型有關(guān)（想弄清楚volatile就必須弄清相關(guān)的內(nèi)存模型）

java相關(guān)的內(nèi)存模型的概念

• 程序運(yùn)行時(shí)臨時(shí)數(shù)據(jù)存放在主存（物理內(nèi)存中）
• cpu 在告訴運(yùn)作時(shí)cpu存在高速緩存
• 就存在高速緩存和內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交互
• 問(wèn)題：數(shù)據(jù)的高并發(fā)同步問(wèn)題

并發(fā)編程的三個(gè)概念

• 原子性
  一個(gè)操作或者多個(gè)操作，要么全部執(zhí)行，要么都不執(zhí)行稱為一個(gè)程序的原子性

• 可見(jiàn)性
  多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)一個(gè)變量，當(dāng)一個(gè)線程改變了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即 看到修改的值

• 有序性
  程序執(zhí)行的順序按照代碼的編寫順序執(zhí)行（因?yàn)樵诖a執(zhí)行階段，處理器會(huì)對(duì)代碼進(jìn)行重排，但是這并不影響代碼的最終執(zhí)行結(jié)果）

java 內(nèi)存模型

從代碼層面分析前面提的三個(gè)概念

• 分析代碼的原子性操作

x = 10;         //語(yǔ)句1
y = x;         //語(yǔ)句2
x++;           //語(yǔ)句3
x = x + 1;     //語(yǔ)句4

語(yǔ)句1是直接將數(shù)值10賦值給x，也就是說(shuō)線程執(zhí)行這個(gè)語(yǔ)句的會(huì)直接將數(shù)值10寫入到工作內(nèi)存中。
語(yǔ)句2實(shí)際上包含2個(gè)操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內(nèi)存，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內(nèi)存 這2個(gè)操作都是原子性操作，但是合起來(lái)就不是原子性操作了。
同樣的，x++和 x = x+1包括3個(gè)操作：讀取x的值，進(jìn)行加1操作，寫入新的值。
所以上面4個(gè)語(yǔ)句只有語(yǔ)句1的操作具備原子性。
總結(jié)：
java內(nèi)存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實(shí)現(xiàn)更大范圍操作的原子性，可以通過(guò)synchronized和lock來(lái)實(shí)現(xiàn)，（因?yàn)殒i可以保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行該代碼塊，從而保證了原子性）

• 可見(jiàn)性
  1、對(duì)于可見(jiàn)性，volatile關(guān)鍵字來(lái)保證可見(jiàn)性
  當(dāng)一個(gè)共享變量被volatile修飾時(shí)，他會(huì)保證修改的值會(huì)立即被更新到主存，當(dāng)有其他線程讀取時(shí)，他會(huì)去主存內(nèi)從新讀取
  2、而普通的共享變量不能保證可見(jiàn)性，因?yàn)椴荒鼙ＷC什么時(shí)候?qū)懭胫齑?br> 3、利用鎖可以實(shí)現(xiàn)變量的可見(jiàn)性，因?yàn)樵趕ynchronized和lock能保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖執(zhí)行同步代碼，并且在釋放鎖之前會(huì)將變量的修改刷新到朱存當(dāng)中來(lái)保證可見(jiàn)性；

• 有序性
  在java內(nèi)存模型中，允許編譯器和處理器對(duì)指令進(jìn)行重排，但是重排過(guò)程不會(huì)影響單線程的執(zhí)行，卻會(huì)影響多線程的并發(fā)執(zhí)行順序
  1、 java中 可以通過(guò)volatile關(guān)鍵字來(lái)保證有序性
  2、當(dāng)然也可通過(guò)synchronized和lock來(lái)保證有序性
  3、java 先天存在happens-before原則，

剖析volatile的關(guān)鍵字

一旦一個(gè)變量被volatile修飾，就具備以下兩種含義
1、 保證了不同線程對(duì)于這個(gè)變量進(jìn)行操作時(shí)的可見(jiàn)性
2、禁止指令重排
注意：維度不能保障原子性，
首先先看個(gè)代碼

//線程1
boolean stop = false;
while(!stop){
    doSomething();
}
 
//線程2
stop = true;

很多人都會(huì)這么干，但是這個(gè)會(huì)不會(huì)出錯(cuò)呢？答案是會(huì)出錯(cuò)的，因?yàn)榫€程中的數(shù)據(jù)和全局的數(shù)據(jù)是一樣的嗎？
解決的話 就是在stop 前面添加volatile關(guān)鍵字，他會(huì)在線程刷新數(shù)據(jù)的時(shí)候立馬改變共享內(nèi)存的數(shù)據(jù)
所以說(shuō)：volatile無(wú)法保證原子性

• volatile保障原子性？
  無(wú)法保障
  如果想保障程序的原子性 可依靠sychronized或者lock 來(lái)實(shí)現(xiàn)

• volatile保障可見(jiàn)性

public class Test {
    public volatile int inc = 0;
     
    public void increase() {
        inc++;
    }
     
    public static void main(String[] args) {
        final Test test = new Test();
        for(int i=0;i<10;i++){
            new Thread(){
                public void run() {
                    for(int j=0;j<1000;j++)
                        test.increase();
                };
            }.start();
        }
         
        while(Thread.activeCount()>1)  //保證前面的線程都執(zhí)行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

這串代碼就能保證最后的結(jié)果是10000嗎？答案也是no
因?yàn)殡m然說(shuō)線程在執(zhí)行的時(shí)候會(huì)立馬更新主存的數(shù)據(jù)，但是數(shù)據(jù)的++本身分為兩個(gè)步驟，所以無(wú)法達(dá)到理想效果
1、可采用java atomic 包下面的 atomicinteger 的增加來(lái)計(jì)算
2、利用synchronized 和 lock 來(lái)實(shí)現(xiàn)原子性
總結(jié)：volatile實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)性，是一個(gè)線程（cpu）的數(shù)據(jù)改變，他會(huì)更新主存的數(shù)據(jù)改變，同時(shí)他會(huì)讓其他線程（cpu）的數(shù)據(jù)失效。

• volatile保證有序性
  線程中的順序 會(huì)以volatile為分界，按順序執(zhí)行

//x、y為非volatile變量
//flag為volatile變量
 
x = 2;        //語(yǔ)句1
y = 0;        //語(yǔ)句2
volatile flag = true;  //語(yǔ)句3
x = 4;         //語(yǔ)句4
y = -1;       //語(yǔ)句5

分析：1、2是一組 誰(shuí)在前誰(shuí)在后不一定
但是一定會(huì)在3前，同理，3肯定在4、5的前面，
4、5誰(shuí)在前誰(shuí)在后不一定

volatile的應(yīng)用場(chǎng)景

• synchronizd關(guān)鍵字是防止多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行一段代碼，那么他會(huì)很影響程序執(zhí)行的效率，而volatile關(guān)鍵字在某些方面優(yōu)于synchronized，但是注意volatile關(guān)鍵字無(wú)法替代synchronized關(guān)鍵字的，因?yàn)関olatile無(wú)法保證程序的原子性，
• 通常使用volatile有以下2個(gè)條件：
  1、對(duì)變量的改變不依賴于當(dāng)前值
  2、對(duì)變量的依附不依賴于其他對(duì)象
  示例：

volatile boolean flag = false;
 
while(!flag){
    doSomething();
}
 
public void setFlag() {
    flag = true;
}
volatile boolean inited = false;
//線程1:
context = loadContext();  
inited = true;            
 
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);

一般都是作為多線程標(biāo)記用的