volatile關鍵字理解

最近看了關於volatile關鍵字的用法及理解，越看越迷糊，每一個人說的都不是很透徹，越看越蒙的感腳，這基本面試的時候可能會問到，固然能應用到實際開發中最好，介於此，本人再總結下：

首先 Java內存模型規定在多線程狀況下，線程操做主內存變量，須要經過線程獨有的工做內存拷貝主內存變量副原本進行，如圖：

線程獨有的工做內存和進程內存（主內存）之間經過8中原子操做來實現，以下圖：

其次：volatile的使用目前存在很大的混淆，覺得使用這個關鍵字，在進行多線程併發處理共享變量的時候就能夠萬事大吉，Java語言是支持多線程的，爲了解決線程併發的問題，在語言內部引入了 同步塊 和 volatile 關鍵字機制。

synchronized 很少說，詳細信息在個人博客中有詳細介紹篇幅。

重點 說明：volatile

用volatile修飾的變量，線程在每次使用變量的時候，都會讀取變量修改後的最新的在主內存中的值。volatile很容易被誤用，用來進行原子性操做。

意思就是說，若是一個變量加了volatile關鍵字，就會告訴編譯器和JVM的內存模型：這個變量是對全部線程共享的、可見的，每次jvm都會讀取最新寫入主內存的值並使其最新值在全部線程可見， java程序員很熟悉這句話：volatile僅僅用來保證該變量對全部線程的可見性，但不保證原子性。

可見性理解：

　　線程中每次use變量時，都須要連續執行read->load->use幾項操做，即所謂的每次使用都要從主內存更新變量值，這樣其它線程的修改對該線程就是可見的。

　　線程每次assign變量時，都須要連續執行assign->store->write幾項操做，即所謂每次更新完後馬上都會回寫到主內存，工做內存不緩存，這樣使得其它線程讀到的都是最新數據。

禁止指令重排理解：

1.Volatile不具備原子性，只保證可見性及防止重排序

下面看一個例子，咱們實現一個計數器，每次線程啓動的時候，會調用計數器inc方法，對計數器進行加一

public class VolatileTest1 {
    private   static int count=0;
    public static void main(String [] args){
        int le=1000;
        Thread[] threads=new Thread[le];
        for(int i=0;i<le;i++){
            threads[i]=new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    VolatileTest1.incre();
                }
            });
        }
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            threads[i].start();
        }
        for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
            try {
                threads[i].join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        System.out.println(count);
    }
    
    public static void incre(){
        try {
            Thread.sleep(200);
            count++;
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

運行結果:Counter.count=990

實際運算結果每次可能都不同，本機的結果爲：運行結果:Counter.count=995，能夠看出，在多線程的環境下，Counter.count並無指望結果是1000

不少人覺得，這個是多線程併發問題，只須要在變量count以前加上volatile就能夠避免這個問題，那咱們在修改代碼看看，看看結果是否是符合咱們的指望

前面代碼修改public volatile static int count = 0; 運行

運行結果:Counter.count=970 

運行結果仍是沒有咱們指望的1000，下面咱們分析一下緣由

 在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm運行時刻內存的分配。其中有一個內存區域是jvm虛擬機棧，每個線程運行時都有一個線程棧，線程棧保存了線程運行時候變量值信息。當線程訪問某一個對象值的時候，首先經過對象的引用找到對應在堆內存的變量的值，而後把堆內存變量的具體值load到線程本地內存中，創建一個變量副本，以後線程就再也不和對象在堆內存變量值有任何關係，而是直接修改副本變量的值，

在修改完以後的某一個時刻（線程退出以前），自動把線程變量副本的值回寫到對象在堆中變量。這樣在堆中的對象的值就產生變化了。下面一幅圖描述這寫交互：

read and load 從主存複製變量到當前工做內存
use and assign  執行代碼，改變共享變量值 
store and write 用工做內存數據刷新主存相關內容

 

中use and assign 能夠屢次出現

可是這一些操做並非原子性，也就是 在read load以後，若是主內存count變量發生修改以後，線程工做內存中的值因爲已經加載，不會產生對應的變化，因此計算出來的結果會和預期不同，對於volatile修飾的變量，jvm虛擬機只是保證從主內存加載到線程工做內存的值是最新的，例如假如線程1，線程2 在進行read,load 操做中，發現主內存中count的值都是5，那麼都會加載這個最新的值

在線程1對count進行修改以後，會write到主內存中，主內存中的count變量就會變爲6

線程2因爲已經進行read,load操做，在進行運算以後，也會更新主內存count的變量值爲6

致使兩個線程及時用volatile關鍵字修改以後，仍是會存在併發的狀況。