JAVA volatile关键字介绍，详解为何说volatile有可见性和有序性

你的名字 2024-04-01 17:11 82阅读 0赞

## 作用一：可见性 ##

**当一个共享变量被volatile修饰时，它会保证修改的值会立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，它会去内存中读取新值。**

而普通的共享变量不能保证可见性，因为普通共享变量被修改之后，什么时候被写入主存是不确定的，当其他线程去读取时，此时内存中可能还是原来的旧值，因此无法保证可见性。

**另外，通过synchronized和Lock也能够保证可见性，synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。**

先看一段代码，假如线程1先执行，线程2后执行：

//线程1 boolean stop = false; while(!stop){
        
        doSomething();
    } //线程2 stop = true;

**前因后果：**

这段代码是很典型的一段代码，很多人在中断线程时可能都会采用这种标记办法。但是事实上，这段代码会完全运行正确么？即一定会将线程中断么？不一定，也许在大多数时候，这个代码能够把线程中断，但是也有可能会导致无法中断线程（虽然这个可能性很小，但是只要一旦发生这种情况就会造成死循环了）。

下面解释一下这段代码为何有可能导致无法中断线程。在前面已经解释过，每个线程在运行过程中都有自己的工作内存，那么线程1在运行的时候，会将stop变量的值拷贝一份放在自己的工作内存当中。

那么当线程2更改了stop变量的值之后，但是还没来得及写入主存当中，线程2转去做其他事情了，那么线程1由于不知道线程2对stop变量的更改，因此还会一直循环下去。

**但是用volatile修饰之后就变得不一样了：**

第一：使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存；

第二：使用volatile关键字的话，当线程2进行修改时，会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效（反映到硬件层的话，就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效）；

第三：由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取。

那么在线程2修改stop值时（当然这里包括2个操作，修改线程2工作内存中的值，然后将修改后的值写入内存），会使得线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效，然后线程1读取时，发现自己的缓存行无效，它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后，然后去对应的主存读取最新的值。

那么线程1读取到的就是最新的正确的值。

## 作用二：保证有序性 ##

**为了提高程序的执行性能，编辑器和处理器都有可能会对程序中的指令进行重排序。所以有序性保证的是指令不被重排序**  
我们从一个最经典的例子来分析重排序问题。大家应该都很熟悉单例模式的实现，而在并发环境下的单例实现方式，我们通常可以采用双重检查加锁（DCL）的方式来实现。其源码如下：

1 package com.paddx.test.concurrent;
     2 
     3 public class Singleton {
        
     4     public static volatile Singleton singleton;
     5 
     6     /**
     7      * 构造函数私有，禁止外部实例化
     8      */
     9     private Singleton() {
        };
    10 
    11     public static Singleton getInstance() {
        
    12         if (singleton == null) {
        
    13             synchronized (singleton) {
        
    14                 if (singleton == null) {
        
    15                     singleton = new Singleton();
    16                 }
    17             }
    18         }
    19         return singleton;
    20     }
    21 }

现在我们分析一下为什么要在变量singleton之间加上volatile关键字。要理解这个问题，先要了解对象的构造过程，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会变成如下过程：**

（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

**如果是这个流程，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。**