附2 volatile

注：在阅读本章之前，先要了解Java内存模型，见上一章《附1 Java内存模型与共享变量可见性》，链接如下：

http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5124725.html

1、volatile用法

具体的用法可以参照《第二章 ConcurrentHashMap源码解析》中的Segment内部类的count属性，可以看看多线程情况下怎样对其进行操作的，具体链接如下；

http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5113317.html

或者可以参照《第三章 CopyOnWriteArrayList源码解析》中CopyOnWriteArrayList的底层数组，具体链接如下；

http://www.cnblogs.com/java-zhao/p/5121944.html

 

2、具体的实现原理

• 对volatile变量执行写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令
• 对volatile变量执行读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令

说人话：

• 对volatile变量执行读操作时，都要强制的先从主内存读取最新的变量值到工作内存，然后再读工作内存中所存储的变量副本
• 对volatile变量执行写操作时，又会强制的将工作内存中的刚刚改变的值写到主内存中去

通过上边这样模式，每个线程拿到的volatile变量值都是最新的。

注意：

volatile无法实现原子性：

eg.

private volatile int count = 0;

假设现在有两条线程分别对count执行加1操作，那么期待的结果最后count==2，但是看下边的分析：

假设有如下流程：

1）线程a获取了count==0；

2）线程b获取了count==0；

3）线程b对count+1，之后写入主内存count==1；

4）线程a对count+1，之后写入主内存count==1；

结果count==1而非count==2，原因就是线程a获取count后，volatile不能实现原子性，这个时候b也能去操作count。

想要实现原子性，使用synchronized去锁住增加方法，或者使用ReentrantLock去锁住增加代码；当然，以上场景使用AtomicInteger更好。

 

3、volatile使用场景

• 运算结果并不依赖当前值，例如Boolean就可，而number++这样的就不行，这样的情况使用锁
• 运算结果依赖当前值但是能够确保只有单一线程修改变量的值，例如ConcurrentHashMap中Segment的count变量
  • count变量只能由单一线程来改变（因为put和remove都是加锁的），但是修改后未必能及时刷新到主内存；这时候读线程去读取的话就可能读到旧数据。所以需要volatile来保证可见性。
• 变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束，例如low<up这样的场景就不行
• 在访问变量时需要使用锁，就不要使用volatile（《java并发编程实战》）

所以说，volatile只能实现部分线程安全（实际上只能实现可见性）。 如果volatile用得好的话，比synchronized强不少，因为不需要上下文切换。

注：

• 关于volatile禁止指令重排序的介绍去看《深入理解Java虚拟机（第二版）》第十二章"Java内存模型与线程"
• 通常情况下，能用volatile解决的就不去用synchronized了