java 关键字 volatile_java volatile关键字作用及使用场景

1. volatile关键字的作用：保证了变量的可见性(visibility)。被volatile关键字修饰的变量，如果值发生了变更，其他线程立马可见，避免出现脏读的现象。如以下代码片段，isShutDown被置为true后，doWork方法仍有执行。如用volatile修饰isShutDown变量，可避免此问题。

1 public classVolatileTest3 {2 static classWork {3 boolean isShutDown = false;4

5 voidshutdown() {6 isShutDown = true;7 System.out.println(“shutdown!”);8 }9

10 voiddoWork() {11 while (!isShutDown) {12 System.out.println(“doWork”);13 }14 }15 }16

17 public static voidmain(String[] args) {18 Work work = newWork();19

20 newThread(work::doWork).start();21 newThread(work::doWork).start();22 newThread(work::doWork).start();23 newThread(work::shutdown).start();24 newThread(work::doWork).start();25 newThread(work::doWork).start();26 newThread(work::doWork).start();27 }28 }

出现脏读时，运行结果如下：

2. 为什么会出现脏读？

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中，每个线程都有自己的工作内存。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。变量的值何时从线程的工作内存写回主存，无法确定。

3. happens-before规则的理解与勘误

在网上查volatile关键字相关信息时，多篇博客提到了happens-before原则，个人对此原则的理解是：当操作该volatile变量时，所有前序对该变量的操作都已完成(如不存在已变更，但未写回主存的情况)，所有后续对该变量的操作，都未开始。仅此而已。

这里，我认为网上很常见的一个理论对此理解有误，如下图。此观点认为，由于volatile变量flag的happens-before原则，所以A线程2处对其的写操作一定先于B线程3处对其的读操作。其实这种观点是有逻辑缺陷的，如果存在一个C线程，先读取flag的值，后写入flag的值，那C线程的执行时机是什么呢？如果还有其他D、E线程呢。。。对于这段代码的正确理解是，只要3处拿到的flag是true，那么a的值一定是1，而不是0.因为volition修饰的变量，处理器不会对其进行重排序，所以1处对a的赋值，一定发生在2处对flag的赋值之前。如果flag不是volatile变量，那么1处和2处代码的执行顺序是无法保证的(处理器的指令重排序)，虽然大部分情况1会先于2执行。happens-before原则约束的并不是多线程对同一变量的读和写操作之间的顺序，而是保证读操作时，前序所有对该变量的写操作已生效(写回主存)。

验证如下：

1 public classVolatileTest {2 static classA {3 int a = 0;4 volatile boolean flag = false;5

6 voidwriter() {7 a = 1; //1

8 flag = true; //2

9 System.out.println(“write”);10 }11

12 voidreader() {13 if (flag) { //3

14 int i = a; //4

15 System.out.println(“read true”);16 System.out.println(“i is :” +i);17 } else{18 int i =a;19 System.out.println(“read false”);20 System.out.println(“i is :” +i);21 }22 }23

24 }25

26 public static voidmain(String[] args) {27 A aaa = newA();28 new Thread(() ->aaa.reader()).start();29 new Thread(() ->aaa.writer()).start();30 }31 }

运行结果如下，在写操作执行之前，读操作已完成

4. volatile关键字使用场景

注意：volatile只能保证变量的可见性，不能保证对volatile变量操作的原子性，见如下代码：

1 public classVolatileTest2 {2 static classA {3 volatile int a = 0;4 voidincrease() {5 a++;6 }7 intgetA(){8 returna;9 }10 }11

12 public static voidmain(String[] args) {13 A a = newA();14

15 new Thread(() ->{16 for (int i = 0;i < 1000;i++) {17 a.increase();18 }19 System.out.println(a.getA());20 }).start();21 new Thread(() ->{22 for (int i = 0;i < 2000;i++) {23 a.increase();24 }25 System.out.println(a.getA());26 }).start();27 new Thread(() ->{28 for (int i = 0;i < 3000;i++) {29 a.increase();30 }31 System.out.println(a.getA());32 }).start();33 new Thread(() ->{34 for (int i = 0;i < 4000;i++) {35 a.increase();36 }37 System.out.println(a.getA());38 }).start();39 new Thread(() ->{40 for (int i = 0;i < 5000;i++) {41 a.increase();42 }43 System.out.println(a.getA());44 }).start();45 }46 }

运行结果如下，volatile无法保证a++操作的原子性。