這是我看過關(guān)于 volatile 最好的文章
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volatile?這個(gè)關(guān)鍵字可能很多朋友都聽說過，或許也都用過。在 Java 5 之前，它是一個(gè)備受爭(zhēng)議的關(guān)鍵字，因?yàn)樵诔绦蛑惺褂盟鶗?huì)導(dǎo)致出人意料的結(jié)果。在 Java 5之后，volatile 關(guān)鍵字才得以重獲生機(jī)。內(nèi)存模型的相關(guān)概念
CPU?中執(zhí)行的，而執(zhí)行指令過程中，勢(shì)必涉及到數(shù)據(jù)的讀取和寫入。由于程序運(yùn)行過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)是存放在主存（物理內(nèi)存）當(dāng)中的，這時(shí)就存在一個(gè)問題，由于CPU執(zhí)行速度很快，而從內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)和向內(nèi)存寫入數(shù)據(jù)的過程跟 CPU 執(zhí)行指令的速度比起來要慢的多，因此如果任何時(shí)候?qū)?shù)據(jù)的操作都要通過和內(nèi)存的交互來進(jìn)行，會(huì)大大降低指令執(zhí)行的速度。因此在 CPU 里面就有了高速緩存。i?=?i?+?1;
當(dāng)線程執(zhí)行這個(gè)語句時(shí)，會(huì)先從主存當(dāng)中讀取i的值，然后復(fù)制一份到高速緩存當(dāng)中，然后 CPU 執(zhí)行指令對(duì) i 進(jìn)行加 1 操作，然后將數(shù)據(jù)寫入高速緩存，最后將高速緩存中i最新的值刷新到主存當(dāng)中。
這個(gè)代碼在單線程中運(yùn)行是沒有任何問題的，但是在多線程中運(yùn)行就會(huì)有問題了。在多核 CPU 中，每條線程可能運(yùn)行于不同的 CPU 中，因此每個(gè)線程運(yùn)行時(shí)有自己的高速緩存（對(duì)單核CPU來說，其實(shí)也會(huì)出現(xiàn)這種問題，只不過是以線程調(diào)度的形式來分別執(zhí)行的）。本文我們以多核 CPU 為例。
比如同時(shí)有 2 個(gè)線程執(zhí)行這段代碼，假如初始時(shí) i 的值為 0，那么我們希望兩個(gè)線程執(zhí)行完之后 i 的值變?yōu)?2。但是事實(shí)會(huì)是這樣嗎？
可能存在下面一種情況：初始時(shí)，兩個(gè)線程分別讀取i的值存入各自所在的 CPU 的高速緩存當(dāng)中，然后線程 1 進(jìn)行加 1 操作，然后把i的最新值 1 寫入到內(nèi)存。此時(shí)線程 2 的高速緩存當(dāng)中 i 的值還是 0，進(jìn)行加 1 操作之后，i 的值為1，然后線程 2 把 i 的值寫入內(nèi)存。
最終結(jié)果 i 的值是 1，而不是 2。這就是著名的緩存一致性問題。通常稱這種被多個(gè)線程訪問的變量為共享變量。
也就是說，如果一個(gè)變量在多個(gè)CPU中都存在緩存（一般在多線程編程時(shí)才會(huì)出現(xiàn)），那么就可能存在緩存不一致的問題。
通過在總線加 LOCK# 鎖的方式 通過緩存一致性協(xié)議
硬件層面上提供的方式。
并發(fā)編程中的三個(gè)概念
在并發(fā)編程中，我們通常會(huì)遇到以下三個(gè)問題：原子性問題，可見性問題，有序性問題。我們先看具體看一下這三個(gè)概念：
原子性
原子性：即一個(gè)操作或者多個(gè)操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程不會(huì)被任何因素打斷，要么就都不執(zhí)行。
一個(gè)很經(jīng)典的例子就是銀行賬戶轉(zhuǎn)賬問題：
比如從賬戶 A 向賬戶 B 轉(zhuǎn) 1000 元，那么必然包括 2 個(gè)操作：從賬戶 A 減去 1000 元，往賬戶 B 加上 1000 元。
試想一下，如果這 2 個(gè)操作不具備原子性，會(huì)造成什么樣的后果。假如從賬戶 A 減去 1000 元之后，操作突然中止。然后又從 B 取出了 500 元，取出 500 元之后，再執(zhí)行往賬戶 B 加上 1000 元 的操作。這樣就會(huì)導(dǎo)致賬戶 A雖然減去了 1000 元，但是賬戶 B 沒有收到這個(gè)轉(zhuǎn)過來的 1000 元。
所以這 2 個(gè)操作必須要具備原子性才能保證不出現(xiàn)一些意外的問題。
同樣地反映到并發(fā)編程中會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果呢？
舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子，大家想一下假如為一個(gè) 32 位的變量賦值過程不具備原子性的話，會(huì)發(fā)生什么后果？
i?=?9;
假若一個(gè)線程執(zhí)行到這個(gè)語句時(shí)，我暫且假設(shè)為一個(gè) 32 位的變量賦值包括兩個(gè)過程：為低 16 位賦值，為高 16 位賦值。
那么就可能發(fā)生一種情況：當(dāng)將低 16 位數(shù)值寫入之后，突然被中斷，而此時(shí)又有一個(gè)線程去讀取i的值，那么讀取到的就是錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)。
可見性
可見性是指當(dāng)多個(gè)線程訪問同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，看下面這段代碼：
//線程1執(zhí)行的代碼
int?i?=?0;
i?=?10;
?
//線程2執(zhí)行的代碼
j?=?i;
假若執(zhí)行線程1的是CPU1，執(zhí)行線程2的是CPU2。由上面的分析可知，當(dāng)線程1執(zhí)行 i =10這句時(shí)，會(huì)先把i的初始值加載到CPU1的高速緩存中，然后賦值為10，那么在CPU1的高速緩存當(dāng)中i的值變?yōu)?0了，卻沒有立即寫入到主存當(dāng)中。
此時(shí)線程 2 執(zhí)行 j = i，它會(huì)先去主存讀取i的值并加載到 CPU2 的緩存當(dāng)中，注意此時(shí)內(nèi)存當(dāng)中i的值還是 0，那么就會(huì)使得 j 的值為 0，而不是 10。
這就是可見性問題，線程 1 對(duì)變量 i 修改了之后，線程 2 沒有立即看到線程 1 修改的值。
有序性
有序性：即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，看下面這段代碼：
int?i?=?0;??????????????
boolean?flag?=?false;
i?=?1;????????????????//語句1??
flag?=?true;??????????//語句2
上面代碼定義了一個(gè) int 型變量，定義了一個(gè) boolean 類型變量，然后分別對(duì)兩個(gè)變量進(jìn)行賦值操作。從代碼順序上看，語句 1 是在語句 2 前面的，那么 JVM 在真正執(zhí)行這段代碼的時(shí)候會(huì)保證語句 1 一定會(huì)在語句 2 前面執(zhí)行嗎？不一定，為什么呢？這里可能會(huì)發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）。
下面解釋一下什么是指令重排序，一般來說，處理器為了提高程序運(yùn)行效率，可能會(huì)對(duì)輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化，它不保證程序中各個(gè)語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致，但是它會(huì)保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的。
比如上面的代碼中，語句 1 和語句 2 誰先執(zhí)行對(duì)最終的程序結(jié)果并沒有影響，那么就有可能在執(zhí)行過程中，語句 2 先執(zhí)行而語句 1 后執(zhí)行。
但是要注意，雖然處理器會(huì)對(duì)指令進(jìn)行重排序，但是它會(huì)保證程序最終結(jié)果會(huì)和代碼順序執(zhí)行結(jié)果相同，那么它靠什么保證的呢？再看下面一個(gè)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
這段代碼有4個(gè)語句，那么可能的一個(gè)執(zhí)行順序是：
那么可不可能是這個(gè)執(zhí)行順序呢：語句2 ?語句1 ?語句4 ?語句3
不可能，因?yàn)樘幚砥髟谶M(jìn)行重排序時(shí)是會(huì)考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性，如果一個(gè)指令 Instruction 2 ?必須用到Instruction 1的結(jié)果，那么處理器會(huì)保證 Instruction 1會(huì)在 Instruction 2 之前執(zhí)行。
雖然重排序不會(huì)影響單個(gè)線程內(nèi)程序執(zhí)行的結(jié)果，但是多線程呢？下面看一個(gè)例子：
//線程1:
context?=?loadContext();???//語句1
inited?=?true;?????????????//語句2
?
//線程2:
while(!inited?){
??sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
上面代碼中，由于語句 1 和語句 2 沒有數(shù)據(jù)依賴性，因此可能會(huì)被重排序。假如發(fā)生了重排序，在線程 1 執(zhí)行過程中先執(zhí)行語句 2，而此時(shí)線程 2 會(huì)以為初始化工作已經(jīng)完成，那么就會(huì)跳出 while 循環(huán)，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時(shí) context 并沒有被初始化，就會(huì)導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
從上面可以看出，指令重排序不會(huì)影響單個(gè)線程的執(zhí)行，但是會(huì)影響到線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。
也就是說，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行，必須要保證原子性、可見性以及有序性。只要有一個(gè)沒有被保證，就有可能會(huì)導(dǎo)致程序運(yùn)行不正確。
Java內(nèi)存模型
在前面談到了一些關(guān)于內(nèi)存模型以及并發(fā)編程中可能會(huì)出現(xiàn)的一些問題。下面我們來看一下 Java 內(nèi)存模型，研究一下 Java 內(nèi)存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(jī)制來讓我們?cè)谶M(jìn)行多線程編程時(shí)能夠保證程序執(zhí)行的正確性。
在 Java 虛擬機(jī)規(guī)范中試圖定義一種?Java 內(nèi)存模型（Java Memory Model，JMM）來屏蔽各個(gè)硬件平臺(tái)和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異，以實(shí)現(xiàn)讓 Java 程序在各種平臺(tái)下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果。那么 Java 內(nèi)存模型規(guī)定了哪些東西？它定義了程序中變量的訪問規(guī)則，往大一點(diǎn)說是定義了程序執(zhí)行的次序。注意，為了獲得較好的執(zhí)行性能，Java 內(nèi)存模型并沒有限制執(zhí)行引擎使用處理器的寄存器或者高速緩存來提升指令執(zhí)行速度，也沒有限制編譯器對(duì)指令進(jìn)行重排序。也就是說，在 java 內(nèi)存模型中，也會(huì)存在緩存一致性問題和指令重排序的問題。
Java 內(nèi)存模型規(guī)定所有的變量都是存在主存當(dāng)中（類似于前面說的物理內(nèi)存），每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存（類似于前面的高速緩存）。線程對(duì)變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行，而不能直接對(duì)主存進(jìn)行操作。并且每個(gè)線程不能訪問其他線程的工作內(nèi)存。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：在 java中，執(zhí)行下面這個(gè)語句：
i??=?10;
執(zhí)行線程必須先在自己的工作線程中對(duì)變量 i 所在的緩存行進(jìn)行賦值操作，然后再寫入主存當(dāng)中。而不是直接將數(shù)值 10 寫入主存當(dāng)中。
那么Java 語言 本身對(duì)原子性、可見性以及有序性提供了哪些保證呢？
原子性
在Java中，對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作，即這些操作是不可被中斷的，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行。
上面一句話雖然看起來簡(jiǎn)單，但是理解起來并不是那么容易?？聪旅嬉粋€(gè)例子i：
請(qǐng)分析以下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(huì)說上面的 4 個(gè)語句中的操作都是原子性操作。其實(shí)只有語句 1 是原子性操作，其他三個(gè)語句都不是原子性操作。
語句 1 是直接將數(shù)值 10 賦值給 x，也就是說線程執(zhí)行這個(gè)語句的會(huì)直接將數(shù)值 10 寫入到工作內(nèi)存中。
語句 2 實(shí)際上包含 2 個(gè)操作，它先要去讀取 x 的值，再將 x 的值寫入工作內(nèi)存，雖然讀取 x 的值以及 將 x 的值寫入工作內(nèi)存 這 2 個(gè)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 包括 3 個(gè)操作：讀取 x 的值，進(jìn)行加 1 操作，寫入新的值。
所以上面 4 個(gè)語句只有語句 1 的操作具備原子性。
也就是說，只有簡(jiǎn)單的讀取、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個(gè)變量，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作。
不過這里有一點(diǎn)需要注意：在 32 位平臺(tái)下，對(duì) 64 位數(shù)據(jù)的讀取和賦值是需要通過兩個(gè)操作來完成的，不能保證其原子性。但是好像在最新的 JDK 中，JVM 已經(jīng)保證對(duì) 64 位數(shù)據(jù)的讀取和賦值也是原子性操作了。
從上面可以看出，Java 內(nèi)存模型只保證了基本讀取和賦值是原子性操作，如果要實(shí)現(xiàn)更大范圍操作的原子性，可以通過 synchronized 和 Lock 來實(shí)現(xiàn)。由于 synchronized 和 Lock 能夠保證任一時(shí)刻只有一個(gè)線程執(zhí)行該代碼塊，那么自然就不存在原子性問題了，從而保證了原子性。
可見性
對(duì)于可見性，Java提供了 volatile 關(guān)鍵字來保證可見性。
當(dāng)一個(gè)共享變量被 volatile 修飾時(shí)，它會(huì)保證修改的值會(huì)立即被更新到主存，當(dāng)有其他線程需要讀取時(shí)，它會(huì)去內(nèi)存中讀取新值。
而普通的共享變量不能保證可見性，因?yàn)槠胀ü蚕碜兞勘恍薷闹?，什么時(shí)候被寫入主存是不確定的，當(dāng)其他線程去讀取時(shí)，此時(shí)內(nèi)存中可能還是原來的舊值，因此無法保證可見性。
另外，通過 synchronized 和 Lock 也能夠保證可見性，synchronized 和 Lock 能保證同一時(shí)刻只有一個(gè)線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼，并且在釋放鎖之前會(huì)將對(duì)變量的修改刷新到主存當(dāng)中。因此可以保證可見性。
有序性
在 Java 內(nèi)存模型中，允許編譯器和處理器對(duì)指令進(jìn)行重排序，但是重排序過程不會(huì)影響到單線程程序的執(zhí)行，卻會(huì)影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。
在 Java 里面，可以通過 volatile 關(guān)鍵字來保證一定的有序性（具體原理在下一節(jié)講述）。另外可以通過 synchronized 和 Lock 來保證有序性，很顯然，synchronized 和 Lock 保證每個(gè)時(shí)刻是有一個(gè)線程執(zhí)行同步代碼，相當(dāng)于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼，自然就保證了有序性。
另外，Java 內(nèi)存模型具備一些先天的有序性，即不需要通過任何手段就能夠得到保證的有序性，這個(gè)通常也稱為?happens-before 原則。如果兩個(gè)操作的執(zhí)行次序無法從 happens-before 原則推導(dǎo)出來，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機(jī)可以隨意地對(duì)它們進(jìn)行重排序。
下面就來具體介紹下 happens-before原則（先行發(fā)生原則）：
程序次序規(guī)則：一個(gè)線程內(nèi)，按照代碼順序，書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作 鎖定規(guī)則：一個(gè) unLock 操作先行發(fā)生于后面對(duì)同一個(gè)鎖額 lock 操作 volatile 變量規(guī)則：對(duì)一個(gè)變量的寫操作先行發(fā)生于后面對(duì)這個(gè)變量的讀操作 傳遞規(guī)則：如果操作 A 先行發(fā)生于操作 B，而操作 B 又先行發(fā)生于操作 C，則可以得出操作 A 先行發(fā)生于操作C 線程啟動(dòng)規(guī)則：Thread 對(duì)象的? start()?方法先行發(fā)生于此線程的每個(gè)一個(gè)動(dòng)作線程中斷規(guī)則：對(duì)線程 interrupt()方法的調(diào)用先行發(fā)生于被中斷線程的代碼檢測(cè)到中斷事件的發(fā)生線程終結(jié)規(guī)則：線程中所有的操作都先行發(fā)生于線程的終止檢測(cè)，我們可以通過? Thread.join()?方法結(jié)束、Thread.isAlive()的返回值手段檢測(cè)到線程已經(jīng)終止執(zhí)行對(duì)象終結(jié)規(guī)則：一個(gè)對(duì)象的初始化完成先行發(fā)生于他的 finalize()方法的開始
這 8 條原則摘自《深入理解Java虛擬機(jī)》。
這 8 條規(guī)則中，前 4 條規(guī)則是比較重要的，后 4 條規(guī)則都是顯而易見的。
下面我們來解釋一下前 4 條規(guī)則：
對(duì)于程序次序規(guī)則來說，我的理解就是一段程序代碼的執(zhí)行在單個(gè)線程中看起來是有序的。注意，雖然這條規(guī)則中提到“書寫在前面的操作先行發(fā)生于書寫在后面的操作”，這個(gè)應(yīng)該是程序看起來執(zhí)行的順序是按照代碼順序執(zhí)行的，因?yàn)樘摂M機(jī)可能會(huì)對(duì)程序代碼進(jìn)行指令重排序。雖然進(jìn)行重排序，但是最終執(zhí)行的結(jié)果是與程序順序執(zhí)行的結(jié)果一致的，它只會(huì)對(duì)不存在數(shù)據(jù)依賴性的指令進(jìn)行重排序。因此，在單個(gè)線程中，程序執(zhí)行看起來是有序執(zhí)行的，這一點(diǎn)要注意理解。事實(shí)上，這個(gè)規(guī)則是用來保證程序在單線程中執(zhí)行結(jié)果的正確性，但無法保證程序在多線程中執(zhí)行的正確性。
第二條規(guī)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(gè)鎖如果處于被鎖定的狀態(tài)，那么必須先對(duì)鎖進(jìn)行了釋放操作，后面才能繼續(xù)進(jìn)行 lock 操作。
第三條規(guī)則是一條比較重要的規(guī)則，也是后文將要重點(diǎn)講述的內(nèi)容。直觀地解釋就是，如果一個(gè)線程先去寫一個(gè)變量，然后一個(gè)線程去進(jìn)行讀取，那么寫入操作肯定會(huì)先行發(fā)生于讀操作。
第四條規(guī)則實(shí)際上就是體現(xiàn) happens-before 原則具備傳遞性。
深入剖析volatile關(guān)鍵字
在前面講述了很多東西，其實(shí)都是為講述 volatile 關(guān)鍵字作鋪墊，那么接下來我們就進(jìn)入主題。
volatile關(guān)鍵字的兩層語義
一旦一個(gè)共享變量（類的成員變量、類的靜態(tài)成員變量）被 volatile 修飾之后，那么就具備了兩層語義：
保證了不同線程對(duì)這個(gè)變量進(jìn)行操作時(shí)的可見性，即一個(gè)線程修改了某個(gè)變量的值，這新值對(duì)其他線程來說是立即可見的。
禁止進(jìn)行指令重排序。
先看一段代碼，假如線程 1 先執(zhí)行，線程 2 后執(zhí)行：
//線程1
boolean?stop?=?false;
while(!stop){
????doSomething();
}
?
//線程2
stop?=?true;
這段代碼是很典型的一段代碼，很多人在中斷線程時(shí)可能都會(huì)采用這種標(biāo)記辦法。但是事實(shí)上，這段代碼會(huì)完全運(yùn)行正確么？即一定會(huì)將線程中斷么？不一定，也許在大多數(shù)時(shí)候，這個(gè)代碼能夠把線程中斷，但是也有可能會(huì)導(dǎo)致無法中斷線程（雖然這個(gè)可能性很小，但是只要一旦發(fā)生這種情況就會(huì)造成死循環(huán)了）。
下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無法中斷線程。在前面已經(jīng)解釋過，每個(gè)線程在運(yùn)行過程中都有自己的工作內(nèi)存，那么線程1在運(yùn)行的時(shí)候，會(huì)將 stop 變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中。
那么當(dāng)線程 2 更改了 stop 變量的值之后，但是還沒來得及寫入主存當(dāng)中，線程 2 轉(zhuǎn)去做其他事情了，那么線程 1由于不知道線程 2 對(duì) stop 變量的更改，因此還會(huì)一直循環(huán)下去。
但是用 volatile 修飾之后就變得不一樣了：
使用 volatile 關(guān)鍵字會(huì)強(qiáng)制將修改的值立即寫入主存；
使用 volatile 關(guān)鍵字的話，當(dāng)線程 2 進(jìn)行修改時(shí)，會(huì)導(dǎo)致線程 1 的工作內(nèi)存中緩存變量 stop 的緩存行無效（反映到硬件層的話，就是CPU 的 L1 或者 L2 緩存中對(duì)應(yīng)的緩存行無效）；
由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量 stop 的緩存行無效，所以線程 1 再次讀取變量 stop 的值時(shí)會(huì)去主存讀取。
那么在線程 2 修改 stop 值時(shí)（當(dāng)然這里包括 2 個(gè)操作，修改線程 2 工作內(nèi)存中的值，然后將修改后的值寫入內(nèi)存），會(huì)使得線程 1 的工作內(nèi)存中緩存變量 stop 的緩存行無效，然后線程 1 讀取時(shí)，發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無效，它會(huì)等待緩存行對(duì)應(yīng)的主存地址被更新之后，然后去對(duì)應(yīng)的主存讀取最新的值。
那么線程 1 讀取到的就是最新的正確的值。
volatile 保證原子性嗎
從上面知道 volatile 關(guān)鍵字保證了操作的可見性，但是 volatile 能保證對(duì)變量的操作是原子性嗎？
下面看一個(gè)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)??//保證前面的線程都執(zhí)行完
????????????Thread.yield();
????????System.out.println(test.inc);
????}
}
大家想一下這段程序的輸出結(jié)果是多少？也許有些朋友認(rèn)為是 10000。但是事實(shí)上運(yùn)行它會(huì)發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行結(jié)果都不一致，都是一個(gè)小于 10000 的數(shù)字。
可能有的朋友就會(huì)有疑問，不對(duì)啊，上面是對(duì)變量 inc 進(jìn)行自增操作，由于 volatile 保證了可見性，那么在每個(gè)線程中對(duì) inc 自增完之后，在其他線程中都能看到修改后的值啊，所以有 10 個(gè)線程分別進(jìn)行了 1000 次操作，那么最終 inc 的值應(yīng)該是 1000*10=10000。
這里面就有一個(gè)誤區(qū)了，volatile 關(guān)鍵字能保證可見性沒有錯(cuò)，但是上面的程序錯(cuò)在沒能保證原子性?？梢娦灾荒鼙ＷC每次讀取的是最新的值，但是 volatile 沒辦法保證對(duì)變量的操作的原子性。
在前面已經(jīng)提到過，自增操作是不具備原子性的，它包括讀取變量的原始值、進(jìn)行加 1 操作、寫入工作內(nèi)存。那么就是說自增操作的三個(gè)子操作可能會(huì)分割開執(zhí)行，就有可能導(dǎo)致下面這種情況出現(xiàn)：
假如某個(gè)時(shí)刻變量 inc 的值為10，
線程 1 對(duì)變量進(jìn)行自增操作，線程 1 先讀取了變量inc的原始值，然后線程1被阻塞了；
然后線程 2 對(duì)變量進(jìn)行自增操作，線程 2 也去讀取變量 inc 的原始值，由于線程 1 只是對(duì)變量 inc 進(jìn)行讀取操作，而沒有對(duì)變量進(jìn)行修改操作，所以不會(huì)導(dǎo)致線程 2 的工作內(nèi)存中緩存變量 inc 的緩存行無效，所以線程 2 會(huì)直接去主存讀取 inc 的值，發(fā)現(xiàn) inc 的值是 10，然后進(jìn)行加 1 操作，并把 11 寫入工作內(nèi)存，最后寫入主存。
然后線程 1 接著進(jìn)行加 1 操作，由于已經(jīng)讀取了 inc 的值，注意此時(shí)在線程 1 的工作內(nèi)存中 inc 的值仍然為 10，所以線程 1 對(duì) inc 進(jìn)行加 1 操作后 inc 的值為 11，然后將 11 寫入工作內(nèi)存，最后寫入主存。
那么兩個(gè)線程分別進(jìn)行了一次自增操作后，inc 只增加了 1。
解釋到這里，可能有朋友會(huì)有疑問，不對(duì)啊，前面不是保證一個(gè)變量在修改 volatile 變量時(shí)，會(huì)讓緩存行無效嗎？然后其他線程去讀就會(huì)讀到新的值，對(duì)，這個(gè)沒錯(cuò)。這個(gè)就是上面的 happens-before 規(guī)則中的 volatile 變量規(guī)則，但是要注意，線程 1 對(duì)變量進(jìn)行讀取操作之后，被阻塞了的話，并沒有對(duì) inc 值進(jìn)行修改。然后雖然 volatile能保證線程 2 對(duì)變量 inc 的值讀取是從內(nèi)存中讀取的，但是線程 1 沒有進(jìn)行修改，所以線程 2 根本就不會(huì)看到修改的值。
根源就在這里，自增操作不是原子性操作，而且 volatile 也無法保證對(duì)變量的任何操作都是原子性的。
把上面的代碼改成以下任何一種都可以達(dá)到效果：
采用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)??//保證前面的線程都執(zhí)行完
????????????Thread.yield();
????????System.out.println(test.inc);
????}
}
采用 Lock：
public?class?Test?{
????public??int?inc?=?0;
????Lock?lock?=?new?ReentrantLock();
????
????public??void?increase()?{
????????lock.lock();
????????try?{
????????????inc++;
????????}?finally{
????????????lock.unlock();
????????}
????}
????
????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)??//保證前面的線程都執(zhí)行完
????????????Thread.yield();
????????System.out.println(test.inc);
????}
}
采用 AtomicInteger
public?class?Test?{
????public??AtomicInteger?inc?=?new?AtomicInteger();
?????
????public??void?increase()?{
????????inc.getAndIncrement();
????}
????
????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)??//保證前面的線程都執(zhí)行完
????????????Thread.yield();
????????System.out.println(test.inc);
????}
}
java.util.concurrent.atomic?包下提供了一些原子操作類，即對(duì)基本數(shù)據(jù)類型的 自增（加 1操作），自減（減 1 操作）、以及加法操作（加一個(gè)數(shù)），減法操作（減一個(gè)數(shù)）進(jìn)行了封裝，保證這些操作是原子性操作。atomic 是利用 CAS 來實(shí)現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap），CAS 實(shí)際上是利用處理器提供的 CMPXCHG 指令實(shí)現(xiàn)的，而處理器執(zhí)行 CMPXCHG 指令是一個(gè)原子性操作。volatile能保證有序性嗎
在前面提到 volatile 關(guān)鍵字能禁止指令重排序，所以 volatile 能在一定程度上保證有序性。
volatile 關(guān)鍵字禁止指令重排序有兩層意思：
當(dāng)程序執(zhí)行到 volatile 變量的讀操作或者寫操作時(shí)，在其前面的操作的更改肯定全部已經(jīng)進(jìn)行，且結(jié)果已經(jīng)對(duì)后面的操作可見；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行；
在進(jìn)行指令優(yōu)化時(shí)，不能將在對(duì) volatile 變量訪問的語句放在其后面執(zhí)行，也不能把 volatile 變量后面的語句放到其前面執(zhí)行。
可能上面說的比較繞，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
//x、y為非volatile變量
//flag為volatile變量
?
x?=?2;????????//語句1
y?=?0;????????//語句2
flag?=?true;??//語句3
x?=?4;?????????//語句4
y?=?-1;???????//語句5
由于 flag 變量為 volatile 變量，那么在進(jìn)行指令重排序的過程的時(shí)候，不會(huì)將語句 3 放到語句 1、語句 2 前面，也不會(huì)講語句 3 放到語句 4、語句 5 后面。但是要注意語句 1 和語句 2 的順序、語句 4 和語句 5 的順序是不作任何保證的。
并且 volatile 關(guān)鍵字能保證，執(zhí)行到語句 3 時(shí)，語句 1 和語句 2 必定是執(zhí)行完畢了的，且語句 1 和語句 2 的執(zhí)行結(jié)果對(duì)語句 3、語句 4、語句 5 是可見的。
那么我們回到前面舉的一個(gè)例子：
//線程1:
context?=?loadContext();???//語句1
inited?=?true;?????????????//語句2
?
//線程2:
while(!inited?){
??sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
前面舉這個(gè)例子的時(shí)候，提到有可能語句 2 會(huì)在語句 1 之前執(zhí)行，那么久可能導(dǎo)致 context 還沒被初始化，而線程 2 中就使用未初始化的 context 去進(jìn)行操作，導(dǎo)致程序出錯(cuò)。
這里如果用 volatile 關(guān)鍵字對(duì) inited 變量進(jìn)行修飾，就不會(huì)出現(xiàn)這種問題了，因?yàn)楫?dāng)執(zhí)行到語句 2 時(shí)，必定能保證 context 已經(jīng)初始化完畢。
volatile 的原理和實(shí)現(xiàn)機(jī)制
前面講述了源于 volatile 關(guān)鍵字的一些使用，下面我們來探討一下 volatile 到底如何保證可見性和禁止指令重排序的。
下面這段話摘自《深入理解Java虛擬機(jī)》
lock 前綴指令實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)內(nèi)存屏障（也稱內(nèi)存柵欄），內(nèi)存屏障會(huì)提供 3 個(gè)功能：
它確保指令重排序時(shí)不會(huì)把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置，也不會(huì)把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時(shí)，在它前面的操作已經(jīng)全部完成；
它會(huì)強(qiáng)制將對(duì)緩存的修改操作立即寫入主存；
如果是寫操作，它會(huì)導(dǎo)致其他 CPU 中對(duì)應(yīng)的緩存行無效。
使用 volatile 關(guān)鍵字的場(chǎng)景
synchronized 關(guān)鍵字是防止多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行一段代碼，那么就會(huì)很影響程序執(zhí)行效率，而 volatile 關(guān)鍵字在某些情況下性能要優(yōu)于 synchronized，但是要注意 volatile 關(guān)鍵字是無法替代 synchronized 關(guān)鍵字的，因?yàn)?volatile 關(guān)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(gè)條件：
對(duì)變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
實(shí)際上，這些條件表明，可以被寫入 volatile 變量的這些有效值獨(dú)立于任何程序的狀態(tài)，包括變量的當(dāng)前狀態(tài)。
事實(shí)上，我的理解就是上面的 2 個(gè)條件需要保證操作是原子性操作，才能保證使用 volatile 關(guān)鍵字的程序在并發(fā)時(shí)能夠正確執(zhí)行。
下面列舉幾個(gè) Java 中使用 volatile 的幾個(gè)場(chǎng)景。
狀態(tài)標(biāo)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);
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;
????}
}
至于為何需要這么寫請(qǐng)參考：
《Java 中的雙重檢查（Double-Check）》http://blog.csdn.net/dl88250/article/details/5439024
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