2019-06-30 volatile学习笔记

1.在并发编程中，我们通常会遇到以下三个问题：原子性问题，可见性问题，有序性问题。
（1）原子性：即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。
（2）可见性:指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。
（3）有序性：即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。
指令重排序，一般来说，处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。
指令重排序不会影响单个线程的执行，但是会影响到线程并发执行的正确性。
要想并发程序正确地执行，必须要保证原子性、可见性以及有序性。只要有一个没有被保证，就有可能会导致程序运行不正确。
2.Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中（类似于前面说的物理内存），每个线程都有自己的工作内存（类似于前面的高速缓存）。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。
3.volatile关键字的两层语义
一旦一个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰后，就具有两层语义：
（1）保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。
（2）禁止进行指令重排序。
4.volatile关键字能禁止指令重排序，所以volatile能在一定程度上保证有序性。
volatile关键字禁止重排序 有两层意思：
（1）当程序执行到volatile变量的读操作或者写操作时，在其前面的操作的更改肯定全部已经进行，且结果已经对后面的操作可见，在其后面的操作可定还没有进行。
（2）在进行指令优化时，不能将在volatile变量访问的语句放在其后面执行，也不能把volatile变量后面的语句放到前面执行。

//x、y为非volatile变量
//flag为volatile变量
 
x = 2;        //语句1
y = 0;        //语句2
flag = true;  //语句3
x = 4;         //语句4
y = -1;       //语句5

由于flag变量为volatile变量，那么在进行指令重排序的过程的时候，不会将语句3放到语句1、语句2前面，也不会讲语句3放到语句4、语句5后面。但是要注意语句1和语句2的顺序、语句4和语句5的顺序是不作任何保证的。

并且volatile关键字能保证，执行到语句3时，语句1和语句2必定是执行完毕了的，且语句1和语句2的执行结果对语句3、语句4、语句5是可见的。
5.synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized，但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性.通常来说，使用volatile必须具备以下2个条件：
　　1）对变量的写操作不依赖于当前值
　　2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中
6.Java中使用volatile的几个场景
（1）状态标记量

volatile boolean inited = false;
//线程1:
context = loadContext();  
inited = true;            
 
//线程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);

（2）double check
class Singleton{
private volatile static Singleton instance = null;

private Singleton() {
     
}
 
public static Singleton getInstance() {
    if(instance==null) {
        synchronized (Singleton.class) {
            if(instance==null)
                instance = new Singleton();
        }
    }
    return instance;
}

}