volatile 的三个特性
- 保证可见性
- 不保证原子性
- 禁止指令重排
指令重排
什么是指令重排
处理器为了提高程序运行效率，可能会对输入代码进行优化，它不保证程序中各个语句的执行先后顺序同代码中的顺序一致，但是它会保证程序最终执行结果和代码顺序执行的结果是一致的。
可能发生重排的代码：（意思就是第二行代码可能会先执行，听起来是不是有点匪夷所思）
a = 1;
b = 2;
一定不会重排的代码（因为第 2 行依赖第 1 行的结果）：
a = 2;
b += a;
举栗子
观察下面这段代码的运行结果，假设没有重排，那么运行结果只有可能是以下 3 种：
- x = 1, y = 1（先执行了
a = 1,b = 1再执行x = b和y = a） - x = 0, y = 1（先执行了
a = 1,x = b再执行b = 1和y = a） - x = 1, y = 0（先执行了
b = 1,y = a再执行a = 1和x = b）
public class Main {
private static int x;
private static int y;
private static int a;
private static int b;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i++) {
x = y = a = b = 0;
Thread t1 = new Thread(() -> {
a = 1;
x = b;
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
b = 1;
y = a;
});
t1.start();
t2.start();
t1.join();
t2.join();
System.out.println("i = " + i + ", x = " + x + ", y = " + y);
if (x == 0 && y == 0) {
break;
}
}
}
}
大概在运行几万次后会出现指令重排的现象，先执行了 x = b , y = a 再执行 a = 1 和 b = 1。结果就是 x 和 y 都等于 0。
解决办法：给四个变量加上 volatile 关键字，就不会出现预期之外的重排了。
可见性
首先看一段代码：
public class Main {
private static boolean flag = true;
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
while (flag) {
}
}).start();
flag = false;
}
}
执行结果应该是符合我们预期的，由于主线程修改 flag = false ，所以终止了另一个线程中的死循环。
但是如果在 flag = false 前，让主线程睡一会：
public class Main {
private static boolean flag = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (flag) {
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
flag = false;
}
}
结果发现程序无法停止（依然处于死循环），这就体现了可见性的问题。每一个线程都会从主存中拷贝一份 flag 的副本到自己的工作内存，主线程中修改 flag 相当于修改了副本的值，然后再把副本的值刷到主存中。但是这个时候另一个线程并不知道主存中发生了什么变动， while (flag) 使用的依然是之前旧的副本，所以就导致了死循环，程序无法退出。（第一个例子是因为主线程跑得太快，在另一个线程开始从主存拷贝 flag 之前就已经把 flag = false 刷到主存里了）
加上 volatile 关键字后：
public class Main {
private volatile static boolean flag = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(() -> {
while (flag) {
}
}).start();
Thread.sleep(1000);
flag = false;
}
}
程序成功退出。原因是主线程把 flag 刷到主存的同时会使其他线程的 flag 副本失效，下一次再判断 while (flag) 的时候就会重新从主存读取。
