多线程 | Volatile到底有什么用？
Volatile的作用: 保持内存可见性.
内存可见性：多个线程操作同一个变量，可确保写线程更新变量，其他读线程可以读取该变量的最新值。
1. Volatile应用场景
观察以下代码：
public class T01Volatile {
private static boolean bool = true;
private void add(){
while (bool){
System.out.println(1);
}
}
public static void main(String[] args) {
T01Volatile demo = new T01Volatile();
new Thread(()->{demo.add();},"A").start();
bool = false;
}
}
这段代码很平常，控制台并不会有任何输出 ，因为A线程还没来得及执行，bool就被设置为false,add方法很快就执行完毕。
一旦如上代码运行在-server服务器模式64bit的jvm上，就会出现死循环。
这是因为： 在JVM被设置为-server模式时，为了提高线程运行效率，线程A每次while循环都会从私有栈(虚拟机栈)中取值，而不是去方法区取static boolean bool的值。
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我们来复习下jvm的知识：
1-1 JVM模型
如上图，静态变量private static boolean bool被装载到了方法区，是为共享数据，被所有线程共享。而线程A执行add方法是在线程私有栈虚拟机栈中进行的，bool的数据会被cpu复制到缓存区，在-server模式下，A线程并不会每次去方法区取bool值与栈数据保持同步，而是每次仅从栈中取值，这使得尽管方法区bool的值已设置为false,A线程私有栈并不会更新这个值。 此时就需要在静态变量bool前加volatile修饰。
Volatile会强制每次都从公共堆栈(本案例是方法区)取值，而不是从线程私有栈中取值。
2. Volatile并不支持原子操作
Volatile本身并不处理数据的原子性，而是强制对数据的读写影响到主内存。
private volatile static int count = 0;
private void countPlus() {
String s = Thread.currentThread().getName() + ": count1 == " + count;
ThreadUtilKt.sleep(200);
count++;
s+=" count2 = "+count;
System.out.println(s);
}
public static void main(String[] args) {
T01Volatile demo = new T01Volatile();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {demo.countPlus();}, "A_" + i).start();
}
}
//以下为控制台输出结果
A_4: count1 == 0 count2 = 3
A_0: count1 == 0 count2 = 5
A_8: count1 == 0 count2 = 6
A_9: count1 == 0 count2 = 3
A_6: count1 == 0 count2 = 3
A_3: count1 == 0 count2 = 3
A_7: count1 == 0 count2 = 4
A_5: count1 == 0 count2 = 7
A_1: count1 == 0 count2 = 8
A_2: count1 == 0 count2 = 9
观察如上代码，我们会发现几个问题：
- count 1 为什么 全部为0？
这并不意外，十个线程同时抢到方法区count=0数据 - count2=1和2去哪了
将count改写为1和2的这两个线程，在执行count++后,恰好其他线程也执行了累加并提交到方法，改写为1和2的线程在接下来的代码中，读取到了最新值3，而非理想的1和2 - count的终值为什么不是10？
在同一时刻，某两个线程同时读出count=2,并将count=3赋值到方法区(同一毫秒)
3. i++ 非线程安全
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既然volatile每次读写都是直接从共享内存取值 ，为什么还是无法做到数据安全？
2-2线程在内存的工作过程
如上图2-2 原来即使count被volatile修饰，线程仍然不会直接去方法区操作count,而是先将count从方法区copy一个副本到栈内存，然后对副本做++的计算操作，执行完毕再将值改写方法区变量count.
其详细过程如下：
- read 从方法区读取静态变量count=0
- load copy静态变量count副本到私有栈
- use 执行count++计算操作，此时操作的count是栈中副本
- asign 将1赋值给count
- store
- write 将1写入到方法区count变量中
综上，对于Volatile修饰的变量，JVM只能保证从主内存加载到线程私有内存的值是最新的。如上234步骤的操作却是非原子性的，在此期间，其他线程仍然可以修改count值，使得线程脏读。
这也就是说：volatile关键字仅解决变量读取时的可见性，并无法保证原子性。
本文核心理论依据《java多线程编辑艺术》
