(Java 高并发程序设计) 一篇文章带你深入了解 volatile 与 Java 内存模型（JMM）

古城微笑少年丶 2022-12-21 04:53 138阅读 0赞

已经学习了 [Java 内存模型][Java]，知道了Java内存模型都是围绕着原子性、有序性和可见性展开的。为了在适当的场合，确保线程间的有序性、可见性和原子性。Java使用了一些特殊的操作或者关键字来声明、告诉虚拟机，在这个地方，要尤其注意，不能随意变动优化目标指令。关键字volatile就是其中之一。

当你用关键字volatile声明一个变量时，就等于告诉了虚拟机，这个变量极有可能会被某些程序或者线程修改。为了确保这个变量被修改后，应用程序范围内的所有线程都能够“看到”这个改动，虚拟机就必须采用一些特殊的手段，保证这个变量的可见性等特点

比如，根据编译器的优化规则，如果不使用关键字volatile声明变量，那么这个变量被修改后，其他线程可能并不会被通知到，甚至在别的线程中，看到变量的修改顺序都会是反的。一旦使用关键字volatile，虚拟机就会特别小心地处理这种情况。那这种情况，应该怎么处理才能保证每次写进去的数据不坏呢？最简单的一种方法就是加入关键字volatile声明，告诉编译器，这个long型数据，你要格外小心，因为它会不断地被修改。

下面的代码片段显示了关键字volatile的使用，限于篇幅，这里不再给出完整代码：

![在这里插入图片描述][20201114214112579.png_pic_center]  
从这个案例中，我们可以看到，关键字volatile对于保证操作的原子性是有非常大的帮助的。但是需要注意的是，关键字volatile并不能代替锁，它也无法保证一些复合操作的原子性。比如下面的例子，通过关键字volatile是无法保证`i++`的原子性操作的。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

此外，关键字`volatile`也能保证数据的可见性和有序性。下面再来看一个简单的例子：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmh1YWliZWlhbg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]  
上述代码中，ReaderThread线程只有在数据准备好时（ready为true），才会打印number的值。它通过ready变量判断是否应该打印。在主线程中，开启ReaderThread后，就为number和ready赋值，并期望ReaderThread能够看到这些变化并将数据输出。

在虚拟机的Client模式下，由于JIT并没有做足够的优化，在主线程修改ready变量的状态后，ReaderThread可以发现这个改动，并退出程序。但是在Server模式下，由于系统优化的结果，ReaderThread线程无法“看到”主线程中的修改，导致ReaderThread永远无法退出（因为代码第7行判断永远不会成立），这显然不是我们想看到的结果。这个问题就是一个典型的可见性问题。

注意：可以使用Java虚拟机参数-server切换到Server模式。

和原子性问题一样，我们只要简单地使用关键字`volatile`来声明ready变量，告诉Java虚拟机，这个变量可能会在不同的线程中修改。这样，就可以顺利解决这个问题了。

关于具体的 `volatile` 原理部分可以参考：[Java 多线程中 volatile 的作用][Java _ volatile]

[Java]: https://blog.csdn.net/nanhuaibeian/article/details/109630288
[20201114214112579.png_pic_center]: /images/20221120/9932f15e2c284dad8a1f8e6245028976.png
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[Java _ volatile]: https://www.cnblogs.com/xd502djj/p/9873067.html