JAVA并发编程：volatile的使用及其原理

Posted 2021-02-16 一叶一落秋

一、volatile的使用

　1、防止重排序

• 在并发环境下实现单例模式，我们通常可以采用双重检查加锁（DCL）的方式来现实：

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

  实例化一个对象其实可以分为三个步骤：

（1）分配内存空间

（2）初始化对象

（3）将内存空间的地址赋值给对应的引用。

但是由于操作系统可以对指令进行重排序，所以上面的过程也可能变成如下过程：

（1）分配内存空间

（2）将内存空间的地址赋值给对应的引用。

（3）初始化对象

如果这是个流程，多线程环境下就可能将一个未初始化的对象引用暴露出来，从而导致不可预料的结果。因此，为了防止这个过程的重排序，我们需要将变量设置为volatile类型的变量。

2、实现可见性

• 可见性问题主要指一个线程修改了共享变量值，而另一个线程却看不到。引起可见性问题的主要原因就是每个线程拥有自己的高速缓存区——线程工作内存。volatile关键字能有效解决这个问题。

  public class VolatileTest {
  
      int a = 1;
      int b = 2;
  
      public void change() {
          a = 3;
          b = a;
      }
  
      public void print() {
          System.out.println("b=" + b + ";a=" + a);
      }
  
      public static void main() {
          final VolatileTest bean = new VolatileTest();
          new Thread(new Runnable() {
              public void run() {
                  try {
                      Thread.sleep(10);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  bean.change();
              }
          }).start();
  
  
          new Thread(new Runnable() {
              public void run() {
                  try {
                      Thread.sleep(10);
                  } catch (InterruptedException e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
                  bean.print();
              }
          }).start();
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          for(int i = 0; i < 10; i++) {
              main();
          }
      }
  }

 直观上说，这段代码的结果只可能有两种：b=3;a=3或者b=2;a=1。不过运行上面的代码，却出现了三种情况：