JAVA volatile详解

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1.什么是volatile？
volatile是java在线程并发情况下用来保证内存一致性的关键字。

2.为什么会需要volatile？
由于虚拟机的内存模型结构设计，在并发情况下，线程栈和进程堆的实例拷贝存在安全性问题。

先补充一下概念：Java 内存模型中的可见性、原子性和有序性。

可见性

可见性，是指线程之间的可见性，一个线程修改的状态对另一个线程是可见的。也就是一个线程修改的结果。另一个线程马上就能看到。

可见性是一种复杂的属性，因为可见性中的错误总是会违背我们的直觉。通常，我们无法确保执行读操作的线程可以适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根本不可能的事情。为了确保多个线程之间对内存写入操作的可见性，必须使用同步机制。

volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序，即直接修改内存。是这里需要注意一个问题，volatile只能让被他修饰内容具有可见性，但不能保证它具有原子性。比如 ：

volatile int a = 0;
a++;

这个变量a具有可见性，但是a++ 依然是一个非原子操作，也就是这个操作同样存在线程安全问题。

原子性

比如 a=0；（a非long和double类型？） 这个操作是不可分割的，那么我们说这个操作是原子操作。再比如：

a++；

这个操作实际上是：

a = a + 1；

这个过程是可分割成：
1.获取a的引用
2.a+1
3.把a+1的值赋值给a
所以他不是一个原子操作。

非原子操作都会存在线程安全问题，需要我们使用同步关键字(sychronized）来让它变成一个原子操作。一个操作是原子操作，那么我们称它具有原子性。java的concurrent包下提供了一些原子类，我们可以通过阅读API来了解这些原子类的用法。比如：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

有序性

Java 语言提供了 volatile 和 synchronized 两个关键字来保证线程之间操作的有序性，volatile 是因为其本身包含“禁止指令重排序”的语义，synchronized 是由“一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作”这条规则获得的，此规则决定了持有同一个对象锁的两个同步块只能串行执行。

3.volatile的原理
当把变量声明为volatile类型后，编译器在运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。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

核心原理：
对没有volatite声明的变量，在对变量读写时会从Main Memory中拷贝一个副本到线程的栈内存中(cpu cache)，所有的操作都是针对栈内的副本，在多线程时每条线程都有一个副本，因此就会出现变量值不一致的问题。
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。

声明为volatile的变量有两个特性：
1.可见性
2.禁止指令重排序优化