volatile 是什么
volatile 是 java语言的一个关键字，用于声明变量，也被称为轻量级的“synchronized”,意味着以更低的代价实现线程同步。因其只能保证可见、有序性，但不能保证原子性，所以只能解决特定并发场景下线程安全的一种手段。
示例
1. 保证可见性
以下这段代码有没有问题呢？子线程是否停止？
public class VisibilityProblem {
private static boolean flag = true; // 没有volatile
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread workerThread = new Thread(() -> {
System.out.println("工作线程开始执行...");
while (flag) {
// 空循环，等待flag变成false
}
/**可能不会执行到这*/
System.out.println("工作线程检测到flag变化，退出循环");
});
workerThread.start();
// 主线程休眠1秒，确保工作线程已经开始运行
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程修改flag为false");
flag = false;
workerThread.join();
System.out.println("程序结束");
}
}
- 这段代码定义了一个flag变量，主线程休眠一段时间后，将flag变量修改为false，子线程判断变量变成false后，就停止运行。
- 实际上子线程可能永远不会停止运行，因每个线程都有自己的工作内存（可以理解为cpu的高速缓存），如有A、B 两个线程，每个线程都复制了flag变量到各自的工作内存中，变量的读取修改操作的都是各自的工作内存的数据，数据的变化，线程间是没有任何变化感知的，这就造成了数据可见性问题。
- 可见性简单来说，就是能保证实时访问到最新的数据，这段代码，只有给 变量flag，加上volatile修饰，程序就正常结束了。
加上volatile修饰
public class VisibilityProblem {
private static volatile boolean flag = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread workerThread = new Thread(() -> {
System.out.println("工作线程开始执行...");
while (flag) {
// 空循环，等待flag变成false
}
/**可能不会执行到这*/
System.out.println("工作线程检测到flag变化，退出循环");
});
workerThread.start();
// 主线程休眠1秒，确保工作线程已经开始运行
Thread.sleep(1000);
System.out.println("主线程修改flag为false");
flag = false;
workerThread.join();
System.out.println("程序结束");
}
}
原理
- 这个是硬件工程师给软件工程师埋的坑，我们知道，cpu的运算速度是很快的，但运算需要数据的支持，数据来源于内存，内存的访问速度是很慢的，根据木桶效应，能装多少水取决于最短的那块板，但不能因为内存访问慢，就限制cpu的发展啊！所以硬件工程师们，就给cpu增加了高速缓存，正是这个高速缓存，导致了可见性的问题发生。
- 对于类似问题，通过volatile关键字，可以禁用缓存，当然，不是完全禁用，是有选择、按需的禁用。volatile关键字还可以禁止指令重排。
volatile 实现原理主要依赖于处理器的内存屏障及java内存模型
- 当volatile变量修改前，会发一条StoreStore屏障指令给处理器，确保这个变量的写操作都刷新到主存上。
- 执行修改。
- 之后，发送一条StoreLoad屏障指令，强制将cpu高速缓存写的数据刷新到主存上，并使这个变量在其他处理器高速缓存中的内存地址失效掉。
读操作
总结
- volatile 关键字的作用是通过内存屏障的方式保证线程的可见性及有序性。
- 一般适用于对单个变量操作，如设定标志位，等标志位发生变化时，触发其他操作等类似场景判断。
如果今天只能记住一句话，那就是：volatile是一个关键字，可以按需禁用高速缓存来实现线程同步。
