Java volatile关键字实现原理

场景引入 可见性问题

先来看一张图：

上面的图，是简化版的Java内存模型，一个线程有自己的工作内存，同时还有一个共享的主内存。

线程1和线程2读取数据data时，先从主内存里加载data变量的值到工作内存，然后才可以使用那个值。

假设现在线程1修改了data变量的值为1，然后将这个修改写入到自己的工作内存。那么此时，线程1的工作内存里data的值为1，而主内存里data的值还是0。线程2的工作内存data值也是0。

这就尴尬了，线程1和线程2操作的是用一个变量data，但由于线程本地缓存的存在，导致线程1对data变量的修改，线程2不能及时看到。

这就是Java并发编程中的可见性问题：当一个线程修改某个共享变量的值，其他线程是否能够立即知道这个修改。

值得注意的是，上面的Java内存模型是极其简化的，真实的情况远比上面复杂。

volatile的作用及实现原理

要解决上述可见性问题，我们可以使用volatile关键字。

在加入volatile关键字后，线程1只要修改data变量的值，就会在修改工作内存data变量值的同时，强制将修改刷新到主内存中。与此同时，线程2需要读取data变量时，先强制将主内存的值刷新到工作内存中，从而保证线程2每次读取都是最新的值。如下图：

volatile工作原理如上所述，其在JVM底层的实现原理，涉及到内存屏障相关概念。简单来说，JVM在在遇到volatile变量时，在其写操作之后插入一个store屏障，在其读操作之前插入一个load屏障。