volatile 关键字的作用（变量可见性、禁止重排序）

volatile 关键字的作用（变量可见性、禁止重排序）

Java 语言提供了一种稍弱的同步机制，即 volatile 变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。volatile 变量具备两种特性，volatile 变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方，因此在读取 volatile 类型的变量时总会返回最新写入的值。

变量可见性

其一是保证该变量对所有线程可见，这里的可见性指的是当一个线程修改了变量的值，那么新的值对于其他线程是可以立即获取的。

解决内存可见性问题方式的一种是加锁，但是使用锁太笨重，因为它会带来线程上下文的切换开销。Java提供了一种弱形式的同步，也就是volatile关键字。该关键字确保对一个变量的更新对其他线程马上可见。

当一个变量被声明为volatile时，线程在写入变量时不会把值缓存在寄存器或者其他地方，而是会把值刷新回主内存。

当其他线程读取该共享变量时，会从主内存重新获取最新值，而不是使用当前线程的工作内存中的值。

理解volatile保证可见性的一个好方法是把对volatile变量的单个读/写，看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步。示例如下:

public class VolatileDemo {

    volatile long count = 0L;

    public void set(long l) {
        count = l;
    }

    public void getAndIncrement() {
        count++;
    }

    public long get() {
        return count;
    }

}

class VolatileDemo2 {
    long count = 0L;

    public synchronized void set(long l) {
        count = l;
    }

    public void getAndIncrement() {
        long temp = get();
        temp += 1L;
        set(temp);
    }

    public synchronized long get() {
        return count;
    }

}

禁止重排序

volatile 禁止了指令重排。

比 sychronized 更轻量级的同步锁

在访问 volatile 变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此 volatile 变量是一种比 sychronized 关键字更轻量级的同步机制。volatile 适合这种场景：一个变量被多个线程共享，线程直接给这个变量赋值。

当对非 volatile 变量进行读写的时候，每个线程先从内存拷贝变量到 CPU 缓存中。如果计算机有多个 CPU，每个线程可能在不同的 CPU 上被处理，这意味着每个线程可以拷贝到不同的 CPU cache 中。而声明变量是 volatile 的，JVM 保证了每次读变量都从内存中读，跳过 CPU cache 这一步。

适用场景

值得说明的是对 volatile 变量的单次读/写操作可以保证原子性的，如 long 和 double 类型变量，但是并不能保证 i++这种操作的原子性，因为本质上 i++是读、写两次操作。在某些场景下可以代替 Synchronized。但是,volatile 的不能完全取代 Synchronized 的位置，只有在一些特殊的场景下，才能适用 volatile。总的来说，必须同时满足下面两个条件才能保证在并发环境的线程安全：

（1）对变量的写操作不依赖于当前值（比如 i++），或者说是单纯的变量赋值（boolean flag = true）。

（2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中，也就是说，不同的 volatile 变量之间，不能互相依赖。只有在状态真正独立于程序内其他内容时才能使用 volatile。