java并发编程之volatile关键字解析

  volatile(不稳定的，易挥发)关键字虽然从字面上理解起来比较简单,但是要用好不是一件容易的事情本文我们就从JVM内存模型开始，了解下volatile的应用场景。

 

   JVM内存模型

-------------------------------------------------------------------------------------------

   在了解volatile之前，我们必要对jvm的内存模型有一个基本的了解。java的内存模型规定了所有的变量都存储在主内存中(即物理硬件的内存)，每条线程还具有自己的工作内存(工作内存可能位于处理器的高速缓存之中)，线程的工作内存中保存了该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作(读取，赋值等)都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间无法直接访问对方工作内存之间的变量，线程间变量值得传递需要通过主内存来完成。

  


对于上面提到的副本拷贝，比如假设线程中访问一个10mb的对象，并不会把这10mb的内存复制一份拷贝出来，实际上这个对象的引用，对象中某个在线程访问到的字段是有可能存在拷贝的，但不会有虚拟机实现把整个对象拷贝一次。

在并发过程中，我们通常会遇到以下三个问题：原子性，可见性，有序性，下面我们来具体看下这三个特征与volatile之间的联系。

---- ----------------------------------------------------

1.有序性

   


    对于上面的代码我们本意是想输出20，但是如果运行的话可以发现输出的值可能会是0,。这是因为有时候为了提供程序的效率，JVM会做进行及时编译，也就是可能会对指令进行重排序，将isInited = true;放在number = 20;之前执行，在单线程下面这样做没有任何问题，但是在多线程下则会出现重排序问题。如果我们将number声明为volatile就可以很好的解决这个问题，这可以禁止JVM进行指令排序，也就意味着Number20；一定会在isInited=true前面执行。

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

     可见性

   比如对于变量a，当线程一定要修改变量a的值，首先需要将a的值从主存复制过来，再将a的值加1.再将a的值复制回主存。在单线程下面，这样的操作没有任何问题，但是在多线程下面，比如还有一个线程2，在线程1在修改a的值得时候，也从主存将a的值复制过来进行加1，随后线程1和线程2先后将a的值复制回主存，但是主存中的a值最终只会加1而不是加2.

  使用volatile可以解决这个问题，它可以保证在线程一修改a的值之后立即将修改值同步到主存中，这样线程2拿到的值就是线程1修改过的a的值。

 3.原子性

 原子性是指cpu在执行一条语句的时候，不会中途去执行另外的语句。比如i = 1就是就是一个原子操作，但是++i就不是一个原子操作了，因为它要首先读取i的值，然后修改i的值，然后将值写入主存中。

 但是volatile却不能保证程序的原子性，下面我们通过一个实例来验证下：

public class TestCase { public volatile int v = 0; public static final int threadCount = 20; public void increase() { v++; } public static void main(String[] args) { TestCase testCase = new TestCase(); for (int i=0; i<threadCount; i++) { new Thread( () -> { for (int j=0; j<1000; j++) { testCase.increase(); } } ).start(); } while (Thread.activeCount() > 1) { Thread.yield(); } System.out.println(testCase.v); }}

输出结果为 18921 上面我们的本意是想让输出20000，但是运行后结果小于20000,。因为v++它本身并不是一个原子操作，它是分为多个步骤的，而且volatile本身也并不能保证原子性。

上面的程序使用synchronzied则可以很好的解决，我们只要在非原子性操作的方法上加上同步锁，

public synchronized increase（）就行了。

参考文献:http://www.ziwenxie.site/2017/04/24/java-multithread-volatile/