【Java】请谈谈volatile有什么特点？为什么它能保证变量对所有线程的可见性他的特性有哪些?

深藏阁楼爱情的钟 2023-10-15 18:48 3阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  前言
 *  一、volatile的作用是什么？
 *  二、volatile的特性有哪些？
 *  三、为什么它能保证变量对所有线程的可见性？

## 前言 ##

volatile是java内置的关键字，是java虚拟机提供的轻量级同步机制

*  保证可见性
 *  不保证原子性
 *  禁止指令重排

## 一、volatile的作用是什么？ ##

volatile是一个轻量级的synchronized，一般作用与变量，在多处理器开发的过程中保证了内存的可见性。相比于synchronized关键字，volatile关键字的执行成本更低，效率更高。

## 二、volatile的特性有哪些？ ##

> 并发编程的三大特性为可见性、有序性和原子性。通常来讲volatile可以保证可见性和有序性。

*  可见性：volatile可以保证不同线程对共享变量进行操作时的可见性。即当一个线程修改了共享变量时，另一个线程可以读取到共享变量被修改后的值。
 *  有序性：volatile会通过禁止指令重排序进而保证有序性。
 *  原子性：对于单个的volatile修饰的变量的读写是可以保证原子性的，但对于i++这种复合操作并不能保证原子性。这句话的意思基本上就是说volatile不具备原子性了。

## 三、为什么它能保证变量对所有线程的可见性？ ##

在计算机程序中，当多个线程同时访问同一个变量时，可能会发生线程安全问题，其中之一是变量的可见性问题。这意味着一个线程在修改了一个变量的值之后，其他线程无法立即感知到这个变化，导致程序出现不一致的行为。

为了解决这个问题，Java提供了一个关键字volatile。使用volatile关键字声明的变量，其特点如下：

1.  可见性：对于一个volatile变量的写操作，JVM会立即把修改后的值刷新回主内存中，而不是仅仅保留在本地缓存中。这样，其他线程就能够看到该变量的最新值，从而避免了可见性问题。
2.  禁止指令重排：volatile关键字还可以禁止JVM对指令的重排优化。在不加volatile关键字的情况下，JVM为了提高性能，可能会对指令进行重排，导致程序出现意外的行为。而使用volatile关键字声明的变量，JVM会保证指令的执行顺序和程序的代码顺序一致，从而避免了这种问题。

接下来，我们通过一段代码来演示下volatile关键字如何保证可见性：

public class VolatileDemo {
        
        private volatile boolean flag = false;
    
        public void setFlag() {
        
            flag = true;
        }
    
        public void printFlag() {
        
            System.out.println("flag = " + flag);
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            final VolatileDemo demo = new VolatileDemo();
    
            new Thread(() -> {
        
                try {
        
                    Thread.sleep(1000); // 模拟线程1执行时间
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                demo.setFlag();
            }).start();
    
            new Thread(() -> {
        
                while (!demo.flag) {
         // 如果flag不是volatile，该循环可能会一直执行下去
                    // do nothing
                }
                demo.printFlag();
            }).start();
        }
    }

在这个代码中，我们声明了一个名为flag的布尔型volatile变量。在程序启动后，我们启动了两个线程，线程1会在1秒后将flag的值设为true，线程2会在flag变为true之前一直循环等待。由于flag是volatile类型，线程2能够正确感知到flag的变化，从而在flag变为true后打印出相应的信息。如果flag不是volatile类型，线程2可能会一直等待下去，因为它无法感知到flag的变化，从而导致程序出现错误的结果。

需要注意的是，volatile关键字虽然可以保证可见性和禁止指令重排，但并不能保证原子性。也就是说，如果一个变量被多个线程同时访问，并且这些线程都对它进行修改操作，那么使用volatile关键字并不能保证程序的正确性。这时候需要使用其他的线程同步机制，如synchronized关键字或者Lock接口等。