Java中的volatile關鍵字用法

一.記憶體模型的相關概念

大家都知道，電腦在執行程式時，每條指令都是在CPU中執行的，而執行指令過程中，勢必牽涉到資料的讀取和寫入。由於程式運行過程中的臨時資料是存放在主存（物理記憶體）當中的，這時就存在一個問題，由於CPU執行速度很快，而從記憶體讀取資料和向記憶體寫入資料的過程跟CPU執行指令的速度比起來要慢的多，因此如果任何時候對資料的操作都要透過和記憶體的交互來進行，會大大降低指令執行的速度。因此在CPU裡面就有了高速緩存。

也就是，當程式在運作過程中，會將運算所需的資料從主記憶體複製一份到CPU的快取當中，那麼CPU進行運算時就可以直接從它的快取讀取資料和向其中寫入數據，當運算結束之後，再將快取中的資料刷新到主存當中。舉個簡單的例子，例如下面的這段程式碼：

1i = i 1;

當執行緒執行這個語句時，會先從主存當中讀取i的值，然後複製一份到高速緩存當中，然後CPU執行指令對i進行加1操作，然後將資料寫入高速緩存，最後將高速快取中i最新的值刷新到主存當中。

這個程式碼在單執行緒中運行是沒有任何問題的，但是在多執行緒中運行就會有問題了。在多核心CPU中，每個執行緒可能運行於不同的CPU中，因此每個執行緒運行時都有自己的高速緩存（對單核心CPU來說，其實也會出現這種問題，只不過是以執行緒調度的形式來分別執行的）。本文我們以多核心CPU為例。

例如同時有2個執行緒執行這段程式碼，假如初始時i的值為0，那麼我們希望兩個執行緒執行完之後i的值變成2。但事實會是這樣嗎？

可能存在下面一種情況：初始時，兩個線程分別讀取i的值存入各自所在的CPU的高速緩存當中，然後線程1進行加1操作，然後把i的最新值1寫入到內存。此時線程2的高速緩存當中i的值還是0，進行加1操作之後，i的值為1，然後線程2把i的值寫入記憶體。

最終結果i的值是1，而不是2。這就是著名的快取一致性問題。通常稱這種被多個執行緒存取的變數為共享變數。

也就是說，如果一個變數在多個CPU中都存在快取（一般在多執行緒程式設計時才會出現），那麼就可能有快取不一致的問題。

為了解決快取不一致性問題，通常來說有以下2種解決方法：

1）透過在總線加LOCK#鎖的方式

2）透過快取一致性協定

這2種方式都是硬體層面上提供的方式。

在早期的CPU當中，是透過在總線上加LOCK#鎖的形式來解決快取不一致的問題。因為CPU和其他部件進行通訊都是透過總線來進行的，如果對總線加LOCK#鎖的話，也就是說阻塞了其他CPU對其他部件存取（如記憶體），從而使得只能有一個CPU能使用這個變數的記憶體。例如上面例子中如果一個執行緒在執行i = i 1，如果在執行這段程式碼的過程中，在總線上發出了LCOK#鎖的訊號，那麼只有等待這段程式碼完全執行完畢之後，其他CPU才能從變數i所在的記憶體讀取變量，然後進行對應的操作。這樣就解決了快取不一致的問題。

但是上面的方式會有一個問題，由於在鎖住總線期間，其他CPU無法存取內存，導致效率低下。

所以就出現了快取一致性協定。最出名的就是Intel 的MESI協議，MESI協議保證了每個快取中使用的共享變數的副本是一致的。它核心的想法是：當CPU寫入資料時，如果發現操作的變數是共享變量，即在其他CPU中也存在該變數的副本，會發出訊號通知其他CPU將該變數的快取行置為無效狀態，因此當其他CPU需要讀取這個變數時，發現自己快取中快取該變數的快取行是無效的，那麼它就會從記憶體重新讀取。

二.並發程式設計中的三個概念

# 在並發程式設計中，我們通常會遇到以下三個問題：原子性問題，可見性問題，有序性問題。我們先來具體來看這三個概念：

# 1.原子性

原子性：即一個操作或多個操作 要麼全部執行且執行的過程不會被任何因素打斷，要麼就都不執行。

一個很經典的例子就是銀行帳戶轉帳問題：

例如從帳戶A向帳戶B轉1000元，那麼必然包括2個操作：從帳戶A減去1000元，往帳戶B加上1000元。

試想一下，如果這2個操作不具備原子性，會造成什麼樣的後果。假如從帳戶A減去1000元之後，操作突然中止。然後又從B取出了500元，取出500元之後，再執行 往帳戶B加上1000元 的操作。這樣就會導致帳戶A雖然減了1000元，但是帳戶B沒有收到這個轉過來的1000元。

所以這2個操作必須要具備原子性才能保證不出現一些意外的問題。

同樣地反映到並發程式設計會出現什麼結果呢？

舉個最簡單的例子，大家想一下假如為一個32位的變數賦值過程不具備原子性的話，會發生什麼後果？

1i = 9;

假若一個執行緒執行到這個語句時，我暫且假設為一個32位元的變數賦值包含兩個過程：為低16位元賦值，為高16位元賦值。

那麼就可能發生一種情況：當將低16位數值寫入之後，突然被中斷，而此時又有一個線程去讀取i的值，那麼讀取到的就是錯誤的數據。

2.可見性

可見性是指當多個執行緒存取同一個變數時，一個執行緒修改了這個變數的值，其他執行緒能夠立即看得到修改的值。

舉個簡單的例子，看下面這段程式碼：

//執行緒1執行的程式碼

int i = 0;

i = 10;

//執行緒2執行的程式碼

j = i;

假若執行緒1的是CPU1，執行緒2的是CPU2。由上面的分析可知，當執行緒1執行i =10這句時，會先把i的初始值載入到CPU1的快取中，然後賦值為10，那麼在CPU1的快取當中i的值變成10了，卻沒有立即寫入主存當。

此時執行緒2執行j = i，它會先去主記憶體讀取i的值並載入到CPU2的快取當中，注意此時記憶體當中i的值還是0，那麼就會使得j的值為0，而不是10.

這就是可見性問題，線程1對變數i修改了之後，線程2沒有立即看到線程1修改的值。

3.有序性

有序性：即程式執行的順序依照程式碼的先後順序執行。舉個簡單的例子，看下面這段程式碼：

int i = 0;

boolean flag = false;

# i = 1; //語句1

# flag = true; //語句2

# 上面程式碼定義了一個int型變數，定義了一個boolean類型變量，然後分別對兩個變數進行賦值運算。從程式碼順序來看，語句1是在語句2前面的，那麼JVM在真正執行這段程式碼的時候會保證語句1一定會在語句2前面執行嗎？不一定，為什麼呢？這裡可能會發生指令重新排序（Instruction Reorder）。

以下解釋一下什麼是指令重排序，一般來說，處理器為了提高程式運作效率，可能會對輸入程式碼進行最佳化，它不保證程式中各個語句的執行先後順序同程式碼中的順序一致，但是它會保證程式最終執行結果和程式碼順序執行的結果是一致的。

例如上面的程式碼中，語句1和語句2誰先執行對最終的程式結果並沒有影響，那麼就有可能在執行過程中，語句2先執行而語句1後執行。

但要注意，雖然處理器會對指令進行重排序，但是它會保證程式最終結果會和程式碼順序執行結果相同，那麼它靠什麼保證的呢？再看下面一個例子：

int a = 10; //語句1

int r = 2; //語句2

# a = a 3; //語句3

# r = a*a; //語句4

# 這段程式碼有4個語句，那麼可能的執行順序就是：

# 那麼不可能是這個執行順序呢： 語句2 語句1 語句4 語句3

# 不可能，因為處理器在進行重排序時是會考慮指令之間的資料依賴性，如果一個指令Instruction 2必須用到Instruction 1的結果，那麼處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執行。

雖然重排序不會影響單一執行緒內程式執行的結果，但是多執行緒呢？下面看一個例子：

//線程1:

context = loadContext(); //語句1

inited = true; //語句2

# //線程2:

while(!inited ){

# sleep()

}

doSomethingwithconfig(context);

上面程式碼中，由於語句1和語句2沒有資料依賴性，因此可能會被重新排序。假如發生了重排序，在執行緒1執行過程中先執行語句2，而此是執行緒2會以為初始化工作已經完成，那麼就會跳出while循環，去執行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時context並沒有被初始化，就會導致程式出錯。

從上面可以看出，指令重排序不會影響單一執行緒的執行，但是會影響到執行緒並發執行的正確性。

也就是說，要想並發程序正確地執行，必須確保原子性、可見性以及有序性。只要有一個沒有被保證，就有可能會導致程式運作不正確。

三.Java記憶體模型

在前面談到了一些關於記憶體模型以及並發程式設計中可能會出現的一些問題。下面我們來看看Java記憶體模型，研究一下Java記憶體模型為我們提供了哪些保證以及在java中提供了哪些方法和機制來讓我們在進行多執行緒程式設計時能夠保證程式執行的正確性。

在Java虛擬機器規格中試圖定義一種Java記憶體模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個硬體平台和作業系統的記憶體存取差異，以實現讓Java程式在各種平台下都能達到一致的記憶體訪問效果。那麼Java記憶體模型規定了哪些東西呢，它定義了程式中變數的存取規則，往大一點說是定義了程式執行的次序。請注意，為了獲得較好的執行效能，Java記憶體模型並沒有限制執行引擎使用處理器的暫存器或快取來提升指令執行速度，也沒有限制編譯器對指令進行重新排序。也就是說，在java記憶體模型中，也會有快取一致性問題和指令重新排序的問題。

Java記憶體模型規定所有的變數都是存在主存當中（類似前面說的實體記憶體），每個執行緒都有自己的工作記憶體（類似前面的快取）。執行緒對變數的所有操作都必須在工作記憶體中進行，而不能直接對主存進行操作。並且每個線程不能存取其他線程的工作記憶體。

舉個簡單的例子：在java中，執行下面這個語句：

# 1i = 10;

執行緒必須先在自己的工作執行緒中對變數i所在的快取行進行賦值操作，然後再寫入主存當中。而不是直接將數值10寫入主存當中。

那麼Java語言 本身對 原子性、可見性以及有序性提供了哪些保證呢？

1.原子性

在Java中，對基本資料型別的變數的讀取和賦值運算是原子性操作，即這些操作是不可中斷的，要麼執行，要麼不執行。

上面一句話雖然看起來簡單，但理解起來並不是那麼容易。看下面一個範例i：

請分析下列哪些操作是原子性操作：

# x = 10; //語句1

# y = x; //語句2

# x ; //語句3

x = x 1; //語句4

# 咋一看，有些朋友可能會說上面的4個語句中的操作都是原子性操作。其實只有語句1是原子性操作，其他三個語句都不是原子性操作。

語句1是直接將數值10賦值給x，也就是說執行這個語句的會直接將數值10寫入到工作記憶體中。

語句2其實包含2個操作，它先要去讀取x的值，再將x的值寫入工作內存，雖然讀取x的值以及將x的值寫入工作內存這2個操作都是原子性操作，但是合起來就不是原子性操作了。

同樣的，x 和 x = x 1包含3個操作：讀取x的值，進行加1操作，寫入新的值。

所以上面4個語句只有語句1的操作具備原子性。

也就是說，只有簡單的讀取、賦值（而且必須是將數字賦值給某個變量，而變數之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。

不過這裡有一點要注意：在32位元平台下，對64位元資料的讀取和賦值是需要透過兩個操作來完成的，不能保證其原子性。但好像在最新的JDK中，JVM已經保證對64位元資料的讀取和賦值也是原子性操作了。

從上面可以看出，Java記憶體模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實現更大範圍操作的原子性，可以透過synchronized和Lock來實現。由於synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個執行緒執行該程式碼區塊，那麼自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。

2.可見性

對於可見性，Java提供了volatile關鍵字來保證可見性。

當一個共享變數被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他執行緒需要讀取時，它會去記憶體中讀取新值。

而普通的共享變數不能保證可見性，因為普通共享變數被修改之後，什麼時候被寫入主存是不確定的，當其他線程去讀取時，此時內存中可能還是原來的舊值，因此無法保證可見性。

另外，透過synchronized和Lock也能夠保證可見性，synchronized和Lock能保證同一時刻只有一個執行緒取得鎖定然後執行同步程式碼，並且在釋放鎖定之前會將變數的修改刷新到主存當中。因此可以保證可見性。

3.有序性

在Java記憶體模型中，允許編譯器和處理器對指令進行重排序，但是重排序過程不會影響到單執行緒程式的執行，卻會影響到多執行緒並發執行的正確性。

在Java裡面，可以透過volatile關鍵字來保證一定的「有序性」（具體原理在下一節講述）。另外可以透過synchronized和Lock來保證有序性，很顯然，synchronized和Lock保證每個時刻是有一個執行緒執行同步程式碼，相當於是讓執行緒順序執行同步程式碼，自然就保證了有序性。

另外，Java記憶體模型具備一些先天的“有序性”，即不需要透過任何手段就能夠得到保證的有序性，這個通常也稱為 happens-before 原則。如果兩個操作的執行順序無法從happens-before原則推導出來，那麼它們就不能保證它們的有序性，虛擬機器可以隨意地對它們進行重新排序。

以下就來具體介紹下happens-before原則（先行發生原則）：

程式次序規則：一個執行緒內，依照程式碼順序，書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作

鎖定規則：一個unLock操作先行發生於後面對同一個鎖額lock操作

volatile變數規則：對一個變數的寫入操作先行發生於後面對這個變數的讀取操作

# 傳遞規則：如果操作A先行發生於操作B，而操作B先行發生於操作C，則可以得出操作A先行發生於操作C

# 執行緒啟動規則：Thread物件的start()方法先行發生於此執行緒的每個一個動作

執行緒中斷規則：對執行緒interrupt()方法的呼叫先行發生於被中斷執行緒的程式碼偵測到中斷事件的發生

執行緒終結規則：執行緒中所有的操作都先行發生於執行緒的終止偵測，我們可以透過Thread.join()方法結束、Thread.isAlive()的回傳值手段偵測到執行緒已經終止執行

# 物件終結規則：一個物件的初始化完成先行發生於他的finalize()方法的開始

這8個原則摘自《深入理解Java虛擬機》。

這8條規則中，前4條規則是比較重要的，後4條規則都是顯而易見的。

下面我們來解釋一下前4條規則：

# 對於程式次序規則來說，我的理解就是一段程式碼的執行在單一執行緒中看起來是有序的。請注意，雖然這條規則中提到“書寫在前面的操作先行發生於書寫在後面的操作”，這個應該是程式看起來執行的順序是按照程式碼順序執行的，因為虛擬機可能會對程式碼進行指令重排序。雖然進行重排序，但是最終執行的結果是與程式順序執行的結果一致的，它只會對不存在資料依賴性的指令進行重排序。因此，在單一執行緒中，程式執行看起來是有序執行的，這一點要注意理解。事實上，這個規則是用來保證程式在單一執行緒中執行結果的正確性，但無法保證程式在多執行緒中執行的正確性。

第二條規則也比較容易理解，也就是說無論在單線程中還是多線程中，同一個鎖如果出於被鎖定的狀態，那麼必須先對鎖進行了釋放操作，後面才能繼續進行lock操作。

第三條規則是一條比較重要的規則，也是後文要重點講述的內容。直觀地解釋就是，如果一個執行緒先去寫一個變量，然後一個執行緒去進行讀取，那麼寫入操作肯定會先行發生於讀取操作。

第四條規則其實就是體現happens-before原則具備傳遞性。

四.深入剖析volatile關鍵字

# 在前面講述了很多東西，其實都是為講述volatile關鍵字作鋪墊，那麼接下來我們就進入主題。

1.volatile關鍵字的兩層語意

一旦一個共享變數（類別的成員變數、類別的靜態成員變數）被volatile修飾之後，就具備了兩層語意：

1）保證了不同執行緒對這個變數進行操作時的可見性，即一個執行緒修改了某個變數的值，這新值對其他執行緒來說是立即可見的。

2）禁止進行指令重新排序。

先看一段程式碼，假如線程1先執行，線程2後執行：

# //線程1

boolean stop = false;

# while(!stop){

# doSomething();

}

//線程2

stop = true;

這段程式碼是很典型的一段程式碼，很多人在中斷執行緒時可能都會採用這種標記辦法。但事實上，這段程式碼會完全運行正確麼？即一定會將線程中斷麼？不一定，也許在大多數時候，這個程式碼能夠把線程中斷，但是也有可能會導致無法中斷線程（雖然這個可能性很小，但是只要一旦發生這種情況就會造成死循環了）。

下面解釋一下這段程式碼為何有可能導致無法中斷線程。在前面已經解釋過，每個線程在運行過程中都有自己的工作內存，那麼線程1在運行的時候，會將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內存當中。

那麼當線程2更改了stop變數的值之後，但是還沒來得及寫入主存當中，線程2轉去做其他事情了，那麼線程1由於不知道線程2對stop變數的更改，因此還會一直循環下去。

但是用volatile修飾之後就變得不一樣了：

第一：使用volatile關鍵字會強制將修改後的值立即寫入主記憶體；

第二：使用volatile關鍵字的話，當執行緒2進行修改時，會導致執行緒1的工作記憶體中快取變數stop的快取行無效（反映到硬體層的話，就是CPU的L1或L2快取中對應的快取行無效）；

第三：由於執行緒1的工作記憶體中快取變數stop的快取行無效，所以執行緒1再次讀取變數stop的值時會去主記憶體讀取。

那麼在執行緒2修改stop值時（當然這裡包含2個操作，修改線程2工作記憶體中的值，然後將修改後的值寫入記憶體），會使得執行緒1的工作記憶體中快取變數stop的快取行無效，然後執行緒1讀取時，發現自己的快取行無效，它會等待快取行對應的主記憶體位址被更新之後，然後去對應的主記憶體讀取最新的值。

那麼線程1讀取到的就是最新的正確的值。

2.volatile保證原子性嗎？

從上面知道volatile關鍵字保證了操作的可見性，但是volatile能保證變數的操作是原子性嗎？

下面看一個例子：

public class Test {

public volatile int inc = 0;

public void increase() {

# inc ;

# }

public static void main(String[] args) {

# final Test test = new Test();

for(int i=0;i<10;i ){

# new Thread(){

public void run() {

# for(int j=0;j<1000;j )

# test.increase();

# };

}.start();

}

while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的執行緒都執行完

Thread.yield();

# System.out.println(test.inc);

}

}

大家想一下這段程式的輸出結果是多少？也許有些朋友認為是10000。但事實上運行它會發現每次運行結果都不一致，都是一個小於10000的數字。

可能有的朋友就會有疑問，不對啊，上面是對變量inc進行自增操作，由於volatile保證了可見性，那麼在每個線程中對inc自增完之後，在其他線程中都能看到修改後的值啊，所以有10個執行緒分別進行了1000次操作，那麼最終inc的值應該是1000*10=10000。

這裡面就有一個誤區了，volatile關鍵字能保證可見性沒有錯，但是上面的程式錯在沒能保證原子性。可見性只能保證每次讀取的是最新的值，但是volatile沒辦法保證對變數的操作的原子性。

在前面已經提到過，自增操作是不具備原子性的，它包括讀取變數的原始值、進行加1操作、寫入工作記憶體。那麼就是說自增操作的三個子操作可能會分割開執行，就有可能導致下面這種情況出現：

假如某個時刻變數inc的值為10，

執行緒1對變數進行自增操作，執行緒1先讀取了變數inc的原始值，然後執行緒1被阻塞了；

然後執行緒2對變數進行自增操作，執行緒2也去讀取變數inc的原始值，由於執行緒1只是對變數inc進行讀取操作，而沒有對變數進行修改操作，所以不會導致執行緒2的工作記憶體中快取變數inc的快取行無效，所以線程2會直接去主存讀取inc的值，發現inc的值時10，然後進行加1操作，並把11寫入工作內存，最後寫入主存。

然後線程1接著進行加1操作，由於已經讀取了inc的值，注意此時在線程1的工作內存中inc的值仍然為10，所以線程1對inc進行加1操作後inc的值為11 ，然後將11寫入工作內存，最後寫入主存。

那麼兩個執行緒分別進行了一次自增操作後，inc只增加了1。

解釋到這裡，可能有朋友會有疑問，不對啊，前面不是保證一個變數在修改volatile變數時，會讓快取行無效嗎？然後其他線程去讀就會讀到新的值，對，這個沒錯。這個就是上面的happens-before規則中的volatile變數規則，但是要注意，線程1對變數進行讀取操作之後，被阻塞了的話，並沒有對inc值進行修改。然後雖然volatile能保證線程2對變數inc的值讀取是從記憶體讀取的，但是線程1沒有進行修改，所以線程2根本就不會看到修改的值。

根源就在這裡，自增操作不是原子性操作，volatile也無法保證對變數的任何操作都是原子性的。

把上面的程式碼改成以下任何一種都可以達到效果：

採用synchronized：

# public class Test {

public int inc = 0;

# public synchronized void increase() {

# inc ;

# }

public static void main(String[] args) {

# final Test test = new Test();

for(int i=0;i<10;i ){

# new Thread(){

public void run() {

# for(int j=0;j<1000;j )

# test.increase();

# };

}.start();

}

while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的執行緒都執行完

Thread.yield();

# System.out.println(test.inc);

}

}

View Code

採用鎖定：

公開課測驗{

公有 int 公司 = 0;

# 鎖lock = new ReentrantLock();

公共無效增加（）{

lock.lock();

試 {＃＃＃＃＃＃ 公司；

# } 最後{＃＃＃＃＃＃ lock.unlock();

}

}

公共靜態無效主（字串[]參數）{

最終測試測試 = new Test();

# for(int i=0;i

# 新線程（）{＃＃＃＃＃＃ 公共無效運行（）{

for(int j=0;j

# 測試.increase();

# };

}。開始（）;＃＃＃＃＃＃ }

while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的執行緒都執行完

Thread.yield();

# System.out.println(test.inc);

}

}

查看程式碼

採用AtomicInteger：

公開課測驗{

公共 AtomicInteger inc = new AtomicInteger();

公共無效增加（）{

inc.getAndIncrement();

# }

公共靜態無效主（字串[]參數）{

最終測試測試 = new Test();

# for(int i=0;i

# 新線程（）{＃＃＃＃＃＃ 公共無效運行（）{

for(int j=0;j

# 測試.increase();

# };

}。開始（）;＃＃＃＃＃＃ }

while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的執行緒都執行完

Thread.yield();

# System.out.println(test.inc);

}

}

查看程式碼

在java 1.5的java.util.concurrent.atomic套件下提供了一些原子操作類，即對基本資料類型的自增（加1操作）、自減（減1操作）、以及加法操作（加一個數） ，減法操作（減少一個數）進行了封裝，保證這些操作是原子性操作。atomic是利用CAS來實現原子性操作的（Compare And Swap），CAS實際上是利用處理器提供的CMPXCHG指令實現的，而處理器執行CMPXCHG指令是一個原子性操作。

3.揮發性能保證社群性嗎？

# 前面提到 volatile 關鍵字可以禁止指令重排序，所以 volatile 可以在一定的程式中保證排序性。

易失性關鍵字禁止指令重排序有兩層意義：

1）當程式執行到易失性變數的讀取操作或寫入操作時，在其前面的操作的變更肯定全部已經進行，且結果已經對後面的操作可見；在其後面的操作肯定還沒有進行；

2）在進行指令最佳化時，無法將對易失性變數存取的語句放在其前面執行，也不能將對易失性變數後面的語句放在其前面執行。

可能上面說的比較繞，舉個簡單的例子：

//x、y為非揮發性變數

# //flag為易失性變數

x = 2; //語句1

y = 0； //語句2

標誌=真； //語句3

x = 4； //語句4

y = -1； //語句5

由於flag變數為易失性變量，那麼在進行指令重排序過程的時候，不會將語句3放在語句1、語句2前面，也不會講語句3放在語句4、語句5後面。但是要注意語句1和語句2的順序、語句4和語句5的順序不作任何保證的。

# 且 volatile 關鍵字能夠保證，執行到語句 3 時，語句 1 和語句 2 一定是執行完畢的，且語句 1 和語句 2 的執行結果對語句 3、語句 4、語句 5 是可讀的。

現在我們回到前面舉的一個例子：

# //線程1:

上下文 = loadContext(); //語句1

初始化=真； //語句2

//線程2:

while(!inited){

睡（）＃＃＃＃＃＃ }

doSomethingwithconfig(上下文);

# 前面舉這個例子的時候，提到有可能語句2會在語句1之前執行，那麼長時間可能會導致上下文還沒有被初始化，而線程2中就使用了未初始化的上下文去進行操作，導致程式出錯。

這裡如果用 volatile 關鍵字對 inited 變數進行修飾，就不會出現此類問題了，因為執行到語句2時，一定能保證上下文已經初始化完成。

# 4.volatile的原理與實作##機制

## 前面講述了來自 volatile 關鍵字的使用，下面我們來探討一些 volatile 到底如何保證合理性和禁止指令重排序的。

# 以下話摘自《深入理解Java虛擬機》：

# 「觀察加入揮發性關鍵字和沒有加入揮發性關鍵字時所產生的自訂程式碼發現，加入揮發性關鍵字時，會多出一個鎖定外部指令」

lock指令其實相當於記憶體屏障（也成記憶體柵欄），記憶體屏障會提供3個功能：

1）它確保指令重排序時不會把後面的指令排到內存屏障之前的位置，也不會把前面的指令排到內存屏障的後面；即在執行到內存屏障這句指令時，在它前面的操作已經全部完成；

2）它將強制啟用儲存的操作修改立即寫入主儲存；

# 3）如果是寫入操作，會導致其他CPU中對應的伺服器行無效。

五.使用易失性關鍵字的場景

synchronized關鍵字是防止多個執行緒同時執行一段程式碼，那麼就會很影響程式執行效率，而volatile關鍵字在某些情況下效能要優於synchronized，但是要注意volatile關鍵字是無法取代synchronized關鍵字的，因為volatile關鍵字無法保證操作的原子性。通常來說，使用volatile必須具備以下2個條件：

1）對變數的寫入操作不依賴目前值

2）該變數沒有包含在具有其他變數的不變式中

實際上，這些條件表明，可以寫入 volatile 變數的這些有效值獨立於任何程式的狀態，包括變數的當前狀態。

事實上，我的理解就是上面的2個條件需要保證操作是原子性操作，才能確保使用volatile關鍵字的程式在並發時能夠正確執行。

下面列舉幾個Java中使用volatile的幾個場景。

1.狀態標記量

volatile boolean flag = false;

while(!flag){

doSomething();

}

public void setFlag() {

# flag = true;

}

volatile boolean inited = false;

//線程1:

context = loadContext();

# inited = true;

//線程2:

while(!inited ){

# sleep()

}

doSomethingwithconfig(context);

2.double check

class Singleton{

private volatile static Singleton instance = null;

private Singleton() {

# }

public static Singleton getInstance() {

if(instance==null) {

# synchronized (Singleton.class) {

if(instance==null)

# instance = new Singleton();

}

}

return instance;

}

}

以上是Java中的volatile關鍵字用法的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！