一句话说一下volatile

各位看官，这是我的开场白：volatile并不能保证变量是线程安全的，只能保证线程能够获的取变量最新值。

为什么大家总是说 volatile 是轻量级的 synchronized ？轻量级因为它拥有较少的编码和运行开销，也不会造成阻塞，但代价是并不拥有synchronized的全部能力。

• 共享变量

如果一个变量在多个线程的工作内存中存在副本，那么这个变量叫做共享变量。

• 可见性

如果一个线程对共享变量的修改，能及时的被其他线程看到，叫做共享变量的可见性。

• 原子性

不可中断的一个或一系列操作。

我们先来看看一张图：

1. Java内存模型规定了所有变量都存储在主内存，每个线程还有自己的工作内存，线程的工作内存保存了被该线程使用到的变量的主内存的副本拷贝。

2. 线程对变量的所有读写操作都必须在工作内存中进行，而不是直接读写主内存的变量，不同线程间也不能相互访问对方的工作内存。

3. 当线程对自己工作内存中的变量操作后，之后会刷新到主内存中，然后其他线程再次读取主内存中的变量才能获取到最新值。

所以这样就造成了一些线程读取的变量不是最新的！那么volatile是怎么解决这个问题的呢？

加入volatile关键字修饰变量后，线程对变量的操作能立马反馈的主内存中，其他线程嗅探到变化，使工作内存变量无效，使用时再次从主存中读取，这样对于其他线程读取的都是最新的值。

可见性

1. public class Test {

2. 
   

3. public boolean flag = false;

4. 
   

5. public void waiting() {

6. System.out.println("等待flag改变……");

7. while (!flag) {

8. }

9. System.out.println("flag改变完毕……" + flag);

10. }

11. 
    

12. public void change() {

13. System.out.println("改变flag");

14. flag = true;

15. }

16. 
    

17. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

18. Test test = new Test();

19. new Thread(() -> test.waiting()).start();

20. Thread.sleep(3000L);

21. new Thread(() -> test.change()).start();

22. }

23. }

执行上面代码，你会发现第一个线程一直处于等待中, 这就符合了上面内存模型的解释了。

然后把变量flag加上关键字volatile，再次运行，你会发现改变flag后，线程就立刻运行结束了。

线程不安全情况

1. public class Test {

2. 
   

3. public volatile int count = 0;

4. 
   

5. public void change() {

6. for (int i = 0; i < 100000; i++) {

7. count++;

8. }

9. }

10. 
    

11. public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

12. Test test = new Test();

13. new Thread(() -> test.change()).start();

14. new Thread(() -> test.change()).start();

15. new Thread(() -> test.change()).start();

16. Thread.sleep(2000L);

17. System.out.println(test.count);

18. }

19. }

上面代码中变量count加上了volatile关键字，我们期望三个线程执行后，得出count的值为30万。但实际得出的却远远不足30万。

因为volatile对变量本身的单次读写具有原子性，但count++并不是原子操作，它实际上有三步（读取-修改-写入），当多个线程同时进入这三步中，就会出现问题。

但是它也有线程安全的场景，必须满足下面条件。

volatile 不能代替 synchronized , 但在有限的条件下可以用于线程安全，必须同时满足下面两条件：

1. 对变量的写不能依赖于当前变量的值。

（反例：count = count + 1）

2. 当前 volatile 变量不包含在其他变量的不变式中。

（反例：volatile1 < var2恒成立)

大多数编程场景都会与这两个条件之一冲突，这也就造就了 volatile 的使用不像 synchronized 那么普遍。

状态标记量

这个我们已经在可见性中写出了。这类有个共性就是：状态标记量不依赖于程序内其他状态，通常只有一种状态转换。

双重检测

1. class Singleton{

2. 
   

3. private volatile static Singleton instance = null;

4. 
   

5. private Singleton() {

6. 
   

7. }

8. 
   

9. public static Singleton getInstance() {

10. if(instance==null) {

11. synchronized (Singleton.class) {

12. if(instance==null)

13. instance = new Singleton();

14. }

15. }

16. return instance;

17. }

18. }

这类结合了 synchronized 实现了 volatile 变量的唯一赋值，当赋值成功后其他线程在获取锁之前便可立即知道变量的变化。