volatile语义

volatile变量

​ 这是Java提供的一种弱同步机制；volatile变量有2种语义。

• volatile变量对所有线程均可见
• volatile变量禁止指令重排序

volatile变量对所有线程均可见

​ 可见性是指：一条线程改变了变量的值，其他线程都能知道。

在解释这个规则原理之前，先对内存可见性做一定了解：

https://www.cnblogs.com/dhcao/p/10982278.html

java工作线程的内存称为线程的工作内存，线程之间的内存是独立的（Java栈空间是属于线程的，正是由于内存独立），线程之间通过主内存进行信息交换。

​ 正是由于线程之间内存独立，而数据操作都是在线程的工作内存中进行。那么普通的变量就会出现并发安全问题。在2个线程同时从主内存中加载出来了a=1，并且线程1进行操作a=a+1；线程2进行操作a=a+2；那么最后主内存中的数据中，a到底是多少呢？？

​ 这取决于到底线程1还是线程2最后写入，肯定是后写入的值生效，将覆盖前面的值。

那么volatile变量是如何做到所有线程都能知道最新的值的呢？

​ 如你所想；volatile变量在使用前，会进行刷新。

​ 在2个线程同时从主内存中加载出来了a=1，并且线程1进行操作a=a+1；线程2进行操作a=a+2；那么最后主内存中的数据中，a到底是多少呢？？

​ volatile变量的操作过程如下：线程1在执行a= a+1时，先刷新a的值，即重新从主内存中获取a的值；执行完之后，将a的值写入到主内存（立刻写入，不会重排序）。线程2在执行a=a+2时，也要先刷新a的值，这时假设a已经被线程1改变，那么线程2在执行之前，就会将a更新为新的值。保证了变量a的操作正确性！

volatile变量禁止指令重排序

​ 普通变量能保证最后的结果如程序代码所描述，但不能保证底层实际的执行顺序如程序所写。

在解释这个规则原理之前，先对指令重排序做一定了解：

https://www.cnblogs.com/dhcao/p/10982278.html

指令重排序出现的前提：JIT对字节码进行编译得到汇编代码。所以如果程序运行在纯解释器环境（呵，这肯定是不可能的），是不存在重排序的现象的，毕竟都没有编译。

而将字节码编译成汇编，JIT会使用分层机制对需要编译的代码进行优化（也不扯太远），最终的结果是：编译成的汇编代码，跟肉眼可见的Java代码顺序不一定一致。详情见见上文博客；那是因为JIT会根据情况将代码打乱重分配，只要保证最后的结果符合happens-before原则。即不破坏程序的有序性！

​ 而使用volatile修饰的变量，编译器和运行时都会注意这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他操作仪器重排序。

​ 那么是为什么呢，怎么才能做到不对它进行重排序呢。答案是采用内存屏障（Memory Barrier或Memory Fence）。对volatile变量的操作，都将使用内存屏障，而重排序时，不能将volatile变量后的操作排序到屏障之前。

内存屏障相关：如果了解内存屏障，推荐

• 《Java并发编程的艺术》
• 百度：内存屏障

都是些要记的东西，记住原理即可：重排序时不会打乱顺序。

总结

​ 从volatile的语义我们知道，volatile并不是保证线程安全。而是变量共享！如果只有一个线程修改volatile变量，那么其他线程都能读到正确的值。

​ 假设多线程同时写volatile的变量呢，类似上方的分析（线程1和线程2同时写入a的值，或者更多的线程同时写呢…如果将Java语句拆成字节码，我们在Java代码中的一行代码，可能得到多行字节码，同理一行字节码可能得到多行汇编…所以可见性不等于原子性），我们很容易就能得到volatile也是不绝对安全的，他不能保证操作的原子性。所以如果想要真正的并发安全（操作原子性），我们还是得使用synchornized。

​ 当且仅当满足以下条件时，才应该使用volatile变量：

• 对变量的写操作不依赖变量的当前值，或者你能确保只有单个线程更新变量的值。
• 该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件中。
• 在访问变量时不需要加锁。

推荐volatile变量用法：

作为标志位

/**
 * @Author: dhcao
 * @Version: 1.0
 */
public class useVolatile {

    /**
     * flag作为标志位，如果发生改变，即要通知所有线程
     */
    volatile boolean flag = false;
    
    public void add(){
        
        while(!flag){
            System.out.println("还不到改变时候...");
        }
    }
}

​ 这只是一个演示，假设我们有操作：我们在商城活动中，记录下100个最先进入的ip地址作为幸运用户（不考虑ip重复）！我们可以增加一个计数器，当计数器达到100时，将flag修改为true，这样，就算多个线程同时进来，他们依然可以知道，已经有100个用户了。