volatile关键字解析

Posted 2020-10-21 woniu4

引起线程并发问题，可以简单的总结为以下三条：

• 原子性问题
• 可见性问题
• 有序性问题（重排序问题）

原子性问题

什么是原子性？

原子性，即一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行过程中不会被任何因素打断，要么全部都不执行。

如常见的银行转账、count++操作等，都必须具备原子性才能保证不出现意外。

A向B转账100元，需要保证两步：A账户减100，B账户加100，如果有任何一个发生意外，总有不满意的一方，A账户减了100，B账户没有加100，客户肯定不满意；A账户由于某种原因没有减100，但是B账户却加了100，银行此时肯定也不干（毕竟是国内，你懂得）。

 

可见性问题

什么是可见性？

可见性是指当多个消除访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看到修改的值。

同样举个例子来说明一下：

public class RunThread extends Thread {

    private boolean isRunning = true;

    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    public void setRunning(boolean isRunning) {
        this.isRunning = isRunning;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入到run方法中了");
        while (isRunning == true) {
        }
        System.out.println("线程执行完成了");
    }
}
public class TestRun
{
    public static void main(String[] args) {
        try {
            RunThread thread = new RunThread();
            thread.start();
            Thread.sleep(100);
            thread.setRunning(false);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }  
}

我们会发现，RunThread线程无法正常结束了，进入了死循环了。这是由于在主线程中修改的isRunning值，并没有及时对RunThread线程感知到，这就是可见性的问题，由于主线程修改了之后，RunThread线程并没有立即能看到。

 

有序性问题
什么是有序性？
有序性即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

int a = 0;
int b = 0;
a = 1; //语句1
b = 2; //语句2
int c = a * a;//语句3 
int d = b + c;//语句4

从上述代码看，语句1在语句2之前执行，但是对于JVM来说情况未必如此，这就是指令重排序。

volatile使用场景
当需要避免并发时发生意想不到的结果，必须要保证以上三条都满足，否则极有可能得到你不想要的结果，我们常用的操作有synchronized和lock来保证这些情况，但是有些情况下，我们其实可以使用轻量级并发volatile关键字，
但是它并不能保证原子性操作，因此，volatile并不能替代synchronized。
关于volatile使用的场景：

• 对变量的写操作不依赖于当前值
• 该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

常见的场景有：

• 状态标记变量（如上文提到的RunThread例子中可以对isRunning变量使用volatile关键字）
• 单例中双重检查锁，见（http://www.cnblogs.com/woniu4/p/8287484.html）

什么是指令重排序呢？简单多说，就是处理器为了提升程序的运行效率，可能对输入的代码进行优化，它不保证程序各个语句的执行先后顺序同代码中的顺利一致，但保证最后的结果和顺序执行是一直的。
由于语句4依赖于语句3，则两者的顺序是不会调整的。