什么是volatile关键字volatile是Java中用来修饰变量的关键字，可以保证变量的可见性和顺序，但不能保证原子性。更准确地说，volatile关键字只能保证单个操作的原子性，比如x=1，而不能保证复合操作的原子性，比如x++，这为Java提供了一种轻量级的同步机制：保证为volatile修饰的共享变量对所有线程总是可见的，也就是说，当一个线程修改一个被volatile修饰的共享变量的值时，新的值总是能立即被其他线程知道。与synchronized关键字（synchronized通常被称为重量级锁）相比，volatile更轻量，开销也小，因为它不会引起线程上下文切换和调度。GuaranteedVisibility可见性：是指当多个线程访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程可以立即看到修改后的值。让我们看一个例子：publicclassVisibilityTest{privatebooleanflag=true;publicvoidchange(){flag=false;System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",modifiedflag=false");}publicvoidload(){System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",开始执行....");诠释我=0;while(flag){i++;}System.out.println(Thread.currentThread().getName()+",循环结束");}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{VisibilityTesttest=newVisibilityTest();//ThreadthreadA模拟数据加载场景ThreadthreadA=newThread(()->test.load(),"线程A");threadA.start();//让threadA执行一段时间Thread.sleep(1000);//线程threadB修改共享变量flagThreadthreadB=newThread(()->test.change(),"threadB");threadB.start();}}其中：threadA负责循环，threadB负责修改共享变量测量flag，如果flag=false，threadA会结束循环，但是上面的例子会死循环！原因是threadA不能立即读取共享变量flag的修改值。我们只需要privatevolatilebooleanflag=true;并添加volatile关键字threadA以立即退出循环。其中，Java中的volatile关键字提供了一个功能：即volatile修饰的变量P被修改后，JMM会强制线程本地内存中的变量P立即刷新到主内存中，造成其他线程tovolatile变量P缓存失效，也就是说当其他线程使用volatile变量P时，最新的数据从主存中刷新。普通变量的值在线程之间传递时，一般是通过主内存以共享内存的形式实现；因此可以使用volatile来保证多线程运行时变量的可见性。除了volatile，Java中的synchronized和final关键字以及各种Locks也可以实现可见性。如果加了锁，当线程进入synchronized代码块时，线程获取到锁，清除本地内存，然后将共享变量的最新值从主内存复制到本地内存作为副本，执行代码，并将修改后的拷贝值Flush到主存，最后线程释放锁。有保证的有序性有序性，顾名思义，就是程序执行的顺序遵循代码执行的顺序。但是，为了让指令的执行在现代计算机的CPU中尽可能同时运行，提高计算机的性能，采用了指令流水线。一条CPU指令的执行过程可以分为4个阶段：取指、译码、执行和回写。这4个阶段分别由4个独立的物理执行单元完成。理想的情况是：指令之间没有依赖关系，可以最大限度地提高流水线的并行度。但是，如果两条指令之间存在依赖关系，如数据依赖、控制依赖等，则后一条语句必须等到前一条指令完成。开始。因此，为了提高流水线的运行效率，CPU会对独立的前导指令进行适当的乱序和调度。也就是说，现代计算机中的CPU是乱序执行指令的另一面。只要程序的运行结果不变，Java编译处理器就可以通过指令重排来优化性能。但是，重新排序可能会影响本地处理器高速缓存与主内存交互的方式，可能会在多线程情况下导致“细微”错误。指令重排一般可分为以下三种类型：编译器优化重排，编译器可以在不改变单线程程序语义的情况下，重新安排语句的执行顺序。Instruction-levelparallelreordering，现代处理器使用指令级并行来重叠和执行多条指令。如果没有数据依赖，处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序。内存系统重新排序，由于处理器使用高速缓存和读/写缓冲区，这使得加载和存储操作看起来乱序执行。这不是对指令的显式重新排序，只是指令的执行由于缓存的原因看起来乱序了。从Java源码到最终执行的指令序列，一般会经历以下三种重排序：编译器优化重排序-指令级并行重排序-内存系统重排序-最终执行指令排序变量初始化赋值我们来看一个例子，让volatile关键字禁止指令重排的作用大家都明白了：inti=0;整数j=0；诠释k=0;我=10;j=1;对于上面的代码，我们正常的执行流程是：InitializeiInitializejInitializekiAssignmentjAssignment但是由于指令重排序的问题，代码的执行顺序可能不是代码写的时候的顺序。该语句可能的执行顺序如下：initializationiiassignmentinitializationjjassignmentinitializationkinstructionrearrangement对于非原子操作，拆分成它们的原子操作可以按执行顺序重新排列而不影响最终结果。表现。指令重排不会影响单个线程的执行结果，但会影响多个线程并发执行结果的正确性。但是当我们用volatile修改变量k时：inti=0;整数j=0；易失性intk=0;我=10;j=1;这样就保证了上面代码的执行顺序：变量i和j的初始化，在volatileintk=0之前，变量i和j的赋值操作在volatileintk=0之后Lazysingleton--doublechecklockvolatileversion我们可以使用volatile关键字来防止读写指令围绕volatile变量进行重排，这种操作通常称为内存屏障（memorybarrier）。（包括非易失性变量）也被刷新到主内存。当线程读取volatile变量时，它还会读取所有其他变量（包括非volatile变量）并将它们与volatile变量一起刷新到主内存。虽然这是一个重要的特性，但我们不应该过分依赖这个特性来“自动”让周围的变量变得易变。如果我们想让一个变量是volatile，那么在写程序的时候就需要非常显式地使用volatile。要修改的关键字。不能保证原子性volatile关键字不能保证原子性。更准确地说，volatile关键字只能保证单个操作的原子性，比如x=1，而不能保证复合操作的原子性，比如x++的所谓原子性：一个或多个操作作为一个整体，要么全部执行，要么都不执行，执行过程中不会被线程调度机制打断；任意上下文切换（contextswitch）int=0;//语句1，单操作，原子操作i++;//语句2，复合操作，非原子操作其中：语句2i++实际执行的是Java中的流程，分为3步：1.i从局部变量表（内存）中取出，2.是压入操作栈（寄存器），操作栈自增3.局部变量表用栈顶值更新（寄存器更新写入内存））执行以上3步时，线程切换可以执行，也可以被其他线程的这3步打断，所以语句2不是原子操作volatile版本再看一个例子：publicclassTest1{publicstaticvolatileintval;publicstaticvoidadd(){for(inti=0;i<1000;i++){val++;}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(Test1::add);Threadt2=newThread(Test1::add);t1.开始（）；t2.开始（）；t1.join();//等待线程终止t2.join();System.out.println(val);}}2个线程每次循环2000次，每次+1，如果volatile关键字能保证原子性，预期结果为2000，但实际结果为：1127，且多次执行结果不同，可以发现volatile关键字不能保证原子性。在synchronized版本中，我们可以使用synchronized关键字来解决上面的问题：publicclassSynchronizedTest{publicstaticintval;publicsynchronizedstaticvoidadd(){for(inti=0;i<1000;i++){val++;}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(SynchronizedTest::add);线程t2=新线程（SynchronizedTest::add）；t1.开始（）；t2.开始（）；t1.join();//等待线程终止t2.join();System.out.println(val);}}运行结果：2000Lockversion我们也可以通过加锁来解决上面的问题：publicclassLockTest{publicstaticintval;staticLocklock=newReentrantLock();publicstaticvoidadd(){for(inti=0;i<1000;i++){lock.lock();//锁尝试{val++;}catch(Exceptione){e.printStackTrace();}finally{lock.unlock();//解锁}}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(LockTest::add);Threadt2=newThread(LockTest::add);t1.开始（）；t2.开始（）；t1。join();//等待线程终止t2.join();System.out.println(val);}}运行结果：2000Atomic版本i++Java从JDK1.5包（以下简称Atomic包）中提供java.util.concurrent.atomic，该包中的原子操作类，依赖CAS循环保证其原子性，这是更新变量的一种简单、高效且线程安全的方式。这些类可以保证在多线程环境下，当一个线程在执行一个原子方法时，不会被其他线程打断，而其他线程就像自旋锁一样，等到该方法执行完成后，JVM才会选择等待队列中的一个线程实现。我们使用atomic包来解决volatile原子性的问题：publicclassAtomicTest{publicstaticAtomicIntegerval=newAtomicInteger();publicstaticvoidadd(){for(inti=0;i<1000;i++){val.getAndIncrement();}}publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{Threadt1=newThread(AtomicTest::add);Threadt2=newThread(AtomicTest::add);t1.开始（）；t2.开始（）；t1.join();//等待线程终止t2.join();System.out.println(val);}}运行结果：2000，如果我们维护现有项目，如果遇到volatile变量，最好换成Atomic变量，除非你真的了解volatile。Atomic就不在那展开了，先挖坑，再补volatile的原理。当你仔细阅读上面的惰性单例——双重检查锁定volatile版本时，你会发现volatile关键字修饰变量后，我们将对其进行反汇编。后面你会发现锁前缀指令多了。锁前缀指令在汇编中的作用如下：修饰后的汇编指令变成“原子的”，修饰后的汇编指令提供了“内存屏障”的作用（锁指令不是内存屏障）内存屏障的主要分类：1.一种是可以强制对主存进行读取和刷新的内存屏障，称为Loadbarrier和Storebarrier2.另一种是禁止指令重排序的内存屏障，主要包括四种屏障分别称为LoadLoadbarrier，StoreStorebarrier、LoadStore屏障和StoreLoad屏障。这四个barrier的具体作用是：LoadLoadbarrier：(commandLoad1;LoadLoad;Load2)，在访问Load2要读取的数据以及后续的读操作之前，保证Load1要读取的数据已经被读取。LoadStorebarrier：(commandLoad1;LoadStore;Store2)，保证Load1要读取的数据在Store2和后续写操作被flushout之前被读取。StoreStorebarrier：(instructionStore1;StoreStore;Store2)，在执行Store2和后续写操作之前，保证Store1的写操作对其他处理器可见。StoreLoadbarrier：(instructionStore1;StoreLoad;Load2)，在Load2和后续所有读操作执行之前，保证对Store1的写入对所有处理器可见。它的开销是四个障碍中最大的。在大多数处理器的实现中，这个屏障是一个通用屏障，它同时具有其他三个内存屏障的功能。对于volatile操作，操作步骤如下：每次volatile写前，插入一个StoreStore，写完后插入一个StoreLoad，每次volatile读前插入一个LoadLoad，读完后插入一个LoadStore。让我们总结一下。用volatile关键字修饰变量后，主要有哪些变化？:1.当一个线程修改一个被volatile修饰的变量时，当修改后的变量写回主存时，其他线程可以立即看到最新的值。即volatile关键字保证了并发的可见性。使用volatile关键字修饰一个共享变量后，每个线程在要操作该变量时，都会将该变量从主存复制到本地内存作为副本，但是当该线程操作完变量副本后，会强制修改后的值立即写入主存。然后利用CPU总线嗅探机制通知其他线程该变量的所有副本均无效（在CPU层，将一个处理器的缓存写回内存会使其他处理器的缓存行无效）。如果其他线程需要该变量，则必须再次从主存中读取。2、在x86架构中，volatile关键字底层包含带锁前缀的指令，与修改后的汇编指令一起提供“内存屏障”作用，禁止指令重排序，保证并发顺序，保证执行一些特定的操作顺序，使得cpu必须按顺序执行指令，即指令重新排序时，后面的指令不会排列到内存屏障之前的位置，前面的指令也不会排列到内存屏障的背面；当使用内存屏障指令时，它之前的操作已经全部完成；3、volatile关键字不能保证原子性。更准确地说，volatile关键字只能保证单个操作的原子性，比如x=1，而不能保证复合操作的原子性，比如x++。可能有人会问，赋值操作是原子操作，本质上是原子的，那么用volatile修饰有什么意义呢？当Java数据类型足够大时（Java中long和double类型都是64位），写变量的过程分两步进行，就会出现Wordtearing（分词）。JVM被允许将64位量的读取和写入作为两个单独的32位操作来执行，这增加了读取和写入期间上下文切换的可能性，并且在多线程的情况下可能会损坏值。在没有任何其他保护的情况下，使用volatile修饰符定义long或double变量可防止分词
