volatile轻量级锁

╰半夏微凉° 2024-03-18 00:29 75阅读 0赞

## 一、背景 ##

我们在写项目的时候，有时会使用多线程。为了保证一部分线程之间的通信，所以需要线程中的一些变量具有**可见性。**

说到线程可见性，对于Java而言，有两种方法实现：**volatile和synchronized。**

需要注意的是：volatile只用来保证该变量对所有线程的可见性，但不保证原子性。

虽然加锁同样能解决共享变量不可见性的问题，但是加锁和锁的释放过程都是会有性能消耗的，所以在解决共享变量不可见性的问题时，我们首选 volatile关键字

## 二、作用 ##

volatile是Java提供的轻量级的同步机制，保证了可见性，不保证原子性。要了解volatile工作机制，首先要对Java内存模型（JMM）有初步的认识：

*  每个线程创建时，JVM会为其创建一份私有的工作内存（栈空间），不同线程的工作内存之间不能直接互相访问。JMM规定所有的变量都存在主内存，主内存是共享内存区域，所有线程都可以访问
 *  线程对变量进行读写，会从主内存拷贝一份副本到自己的工作内存，操作完毕后刷新到主内存。所以，线程间的通信要通过主内存来实现。

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volatile的作用是：线程对副本变量进行修改后，其他线程能够立刻同步刷新最新的数值，这个就是可见性。同时还有禁止指令重排。

## 三、原理 ##

### volatile的内存语义 ###

内存语义可以理解为 volatile 在执行计算时，内存中的要实现的功能与规则：

>  *  **写**一个 volatile 变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存中的共享变量值刷新到主内存。
>  *  **读**一个 volatile 变量时，JMM 会把该线程对应的本地内存置为无效，并从主内存中读取共享变量。

## 四、volatile 与 static ##

*  static 修饰的变量：多实例间，保证变量的唯一性。但是**没有**可见性和原子性的保证。
 *  volatile 修饰的变量：多实例间，变量没有唯一性。但是能保证线程可见性，不保证原子性。

所以，static volatile 修饰的变量就是多实例间的唯一性，以及线程间的可见性。

## 五、总结 ##

*  适用场景：某个属性被多个线程共享，其中有一个线程修改了此属性，其他线程可以立即得到修改后的值，比如 booleanflag；或者作为触发器，实现**轻量级同步。**
 *  volatile 变量的读写操作都是无锁的，低成本的。它不能替代 synchronized，因为它没有提供原子性和互斥性。
 *  volatile 只能作用于属性，我们用volatile修饰属性，这样compilers就不会对这个属性做指令重排序。
 *  volatile 可以在单例双重检查中（特殊场景）实现可见性和禁止指令重排序，从而保证安全性。

### 线程可见、禁止指令重排、不一定有原子性。 ###

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