volatile變量與普通變量的區別

咱們一般會用volatile實現一些須要線程安全的代碼（也有不少人不敢用，由於不瞭解），但事實上volatile自己並非線程安全的，相對於synchoronized，它有更多的使用侷限性，只能限制在某些特定的場景。本篇文章的目的就是讓你們對 volatile 在本質上有個把握，爲了達到這個目的，咱們會從java 的內存模型及變量操做的內存管理來講明（不用怕，你會發現很簡單）。

1、內存模型

能夠將內存簡單分爲兩種：工做內存和主內存。全部的數據最終都須要存儲在主內存，工做內存是線程獨有的，線程之間無任何干擾。java的內存模型主要就是定義工做內存和主內存的交互，即工做內存如何從主內存拷貝數據，以入如何寫數據。java 定義了8種原子性操做來完成工做內存與主內存的交互：

• lock 將對象變成線程獨佔的狀態
• unlock 將線程獨佔狀態的對象的鎖釋放出來
• read 從主內存讀數據
• load 將從主內存讀取的數據寫入工做內存
• use 工做內存使用對象
• assign 對工做內存中的對象進行賦值
• store 將工做內存中的對象傳送到主內存當中
• write 將對象寫入主內存當中，並覆蓋舊值

這些操做也是有必定的條件限制的:
read 和load，store和write 必須成對出現，即從主內存中讀數據的數據工做內存必須接受；傳遞到主內存的數據，也不能夠被拒絕寫入。
assign後的對象必須回寫到緩存
未進行新賦值的對象不容許回寫到主內存
新的變量只能在主內存產生，且未完成初始化的對象不容許在工做內存中使用
對象只容許被一條線程鎖定，且能夠被此線程屢次鎖定
未被鎖定的對象不容許執行unlock操做
對一個對象執行unlock以前，必須將對象回寫到主內存
java的8種原子性操做，相互以前有必定的約束條件，但並無嚴格限制任意兩個操做必須連續出現，只是表示成對出現，這也是爲何會產生線程不安全性的緣由。
介紹了上述的背景知識，那咱們就來看一下volatile變量到底和普通變量有啥差異吧

2、volatile變量與普通變量

2.1 volatile 的安全性

下面咱們用一個例子來講明volatile變量與普通變量的區別。
假設有兩個線程操做一個主內存的對象，且線程1早於線程2開始（以下例如示一個a++操做））

public class ThreadSafeTest {
    public static int a = 0;

    public static void increase() {
        a++;
    }


    public static void main (String[] args) {

        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    increase();
                }
            }
        });

        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    increase();
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
    }
}複製代碼

線程2讀取主內存對象（a）時，可能發生在幾個時期：read以前、read以後、load以後、use以後、assign以後、 store以後、write以後（以下圖所示）；

假設線程1執行了a++,a從0變成了1，還將來得及寫回主內存對象，線程2從主內存對象中讀取的數據a=0;此時線程1寫入主內存a=1,而線程2仍然執行完了a++ ，此時仍然 等於1（應該等於2），實際上，這就上至關於線程2 讀入了一個過時的數據，致使線程不安全。

那若是將a變成volatile對象是否就正確了呢？
volatile對對象的操做作了更嚴格的限制：

• use以前不進行read和load

• assign以後必須緊跟store和write
  實際至關於將read load use 三個原子操做變成一個原子操做；將assign-store-write變成一個原子操做。不少文章上都講volatile對全部的線程是可見的，指的就是執行完了assign以後當即就會回寫主內存；在任意一個線程讀取主內存對象時，都會刷新主內存。在主內存中表現是數據一致性的，可是各線程內存當中卻不必定是一致性的。
  一樣是上面的代碼，換成volatile
  ```
  public class ThreadSafeTest {
  public static volatile int a = 0;

  public static void increase() {

  a++;複製代碼

  }

public static void main (String[] args) {

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int j = 0; j < 100; j++) {
                increase();
            }
        }
    });

    Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            for (int j = 0; j < 100; j++) {
                increase();
            }
        }
    });

    t1.start();
    t2.start();

}複製代碼

}

```
運行後發現，也拿不到正確的結果（若是拿到請把j的數值調大）。操你媽，不是說是線程安全的變量嗎？爲啥也不正確？
這是由於線程內部的數據仍然有可能存在不一致性，好比，若是線程2讀取數據時，處在線程1use以後，但線程1此時還將來得及回寫主緩存，這時候線程2使用到的數據仍然是0，兩個線程同時對0++，獲得的結果只會是1，而不是理想中的2。

2.2 volatile 的線程安全是有條件的

即然volatile 是非線程安全的，那要它還有什麼用呢？若是你看過我寫過的「線程安全」的文章應該知道，全部的對象都是相對線程安全的，也就是有條件的。volatile的線程安全固然也是有條件的，它是對synchronized這一重量級線程同步的一種補充，其總體性能上優於synchronized。那volatile的線程安全的條件是什麼呢？適合使用在哪些場景？
《java虛擬機》給出兩個條件:

• 運算結果並不依賴變量的當前值（即結果對產生中間結果不依賴），或者可以確保只有單一的線程修改變量的值
• 變量不須要與其它的狀態變量共同參與不變約束（我認爲此條畫蛇添足，這個其它變量也必須得是線程安全的才行）

那適合哪些場景呢？這個我就不一一舉例了，一個哥門總結得很好，參考以下：www.ibm.com/developerwo…