Java volatile关键字详解

Java volatile关键字详解

volatile是java中的一个关键字，用于修饰变量。被此关键修饰的变量可以禁止对此变量操作的指令进行重排，还有保持内存的可见性。

简言之它的作用就是：

1. 禁止指令重排
2. 保持内存的可见性

禁止指令重排

CPU在执行代码时，为了提高执行效率，有时会将代码乱序执行。但是乱序也不是随随便便的乱序，而是在一定规则下，对指令进行重排然后执行。指令重排在单线程下没有什么问题，但是在多线程环境下容易造成并发安全问题。

保持内存的可见性

何谓之内存的可见性，其实笔者在Java线程安全问题一文中对此问题进行过阐述。线程是一种资源，线程在执行代码时有自己的工作内存（线程执行的堆栈）。一般来说，一些共享变量存在于堆内存中，线程对于共享变量的操作实际上对自己工作内存中共享变量的副本进行操作，线程并不会直接操作堆内存的中的共享变量。

这里我们可以通过字节码进行验证，首先我们的java源代码是对变量a进行一个自增操作 => a++，而其对应的字节码为：

getstatic #2
iconst_1
iadd
putstatic #2
return

从字节码层面可以体现出工作内存与主存。但是，Java内存可见性的控制并不是在字节码层面，而是在JVM层面。即使你对变量a使用volatile修饰，那么编译之后的字节码也没有变化。

JVM定义了对于内存的8种操作：

这些操作是JVM层面的操作，在Java源代码中并不能感受到。线程在所操作的共享变量，其实是存在于自己线程栈中的变量副本。在多线程并发的情况下，如果有其他线程修改了主存中的值，那么其他线程无法感知这种修改。因为线程在通过READ-LOAD操作拷贝完副本之后，之后线程对于数据的操作都是对于副本进行的。这也就是内存可见性的问题的来源，简言之就是线程之间无法感知对于主存共享变量的修改。

volatile关键字就是解决了这样的问题，使得线程对于主存具有一定的可见性。其解决方案是对于volatile标注的变量，每次在使用之前都要重新从主存中加载，同时每次对于变量完成修改后，要及时的将变量写回主存。

通过这样的操作，每个线程就能感知到内存中变量的变化，并及时更新自己副本的值。不过需要注意的是，volatile关键字并不能保障并发的安全性。尽管每次在使用之前都会更新值，但是这并没有解决变量访问的有序性。所以在高并发场景下依然会出现问题。