命名
volatile 英文單詞的意思為“揮發(fā)性的，不穩(wěn)定的”如暖。
修飾變量后，說(shuō)明該變量是不穩(wěn)定的忌堂，對(duì)該變量的讀寫需要與主內(nèi)存交互盒至。即該變量在線程的工作內(nèi)存中揮發(fā)了，需要從主內(nèi)存中進(jìn)行讀取浸船。進(jìn)而保證的變量的可見(jiàn)性妄迁。
變量可見(jiàn)性問(wèn)題
在一個(gè)操作非volatile變量的多線程程序里，每個(gè)線程可能會(huì)從主內(nèi)存復(fù)制變量到CPU緩存以提高性能李命。如果計(jì)算機(jī)包含多個(gè)CPU登淘，每個(gè)線程可能運(yùn)行在不同CPU上。也就是說(shuō)封字，每個(gè)線程可能會(huì)復(fù)制變量到不同的CPU緩存中黔州。如下圖：
使用非volatile變量將不保證JVM什么時(shí)候會(huì)從主存讀變量到CPU緩存，或什么時(shí)候會(huì)將變量從CPU緩存寫到主存阔籽。
想象一下流妻，多個(gè)線程讀取同一個(gè)共享變量
public class SharedObject {
public int counter = 0;
}
只有線程T1更新counter變量，但線程T1, T2都可能讀取counter變量笆制。如果counter變量未聲明為volatile绅这，將不能保證counter變量何時(shí)寫回到主存中，也就不能保證其他線程讀取的counter變量值的正確性在辆。如圖：
volatile 的可見(jiàn)性保證
可見(jiàn)性保證如下：
- 如果線程A對(duì)一個(gè)
volatile變量進(jìn)行寫证薇，隨后線程B讀取相同的volatile變量度苔，那么在寫volatile變量前的所有對(duì)線程A可見(jiàn)的變量，在線程B讀取該volatile變量后浑度，對(duì)線程B也是可見(jiàn)的寇窑。 - 如果線程A讀取
volatile變量，那么所有對(duì)線程A可見(jiàn)的變量將會(huì)從主內(nèi)存重新讀取箩张。
例子：
public class MyClass {
private int years;
private int months
private volatile int days;
public void update(int years, int months, int days){
this.years = years;
this.months = months;
this.days = days;
}
}
update() 方法寫3個(gè)變量甩骏，其中days聲明為volatile。
volatile 可見(jiàn)性保證：當(dāng)對(duì)days進(jìn)行寫時(shí)先慷，所有對(duì)該線程可見(jiàn)的變量（years, months）同樣會(huì)被寫進(jìn)主內(nèi)存饮笛。
同時(shí)，當(dāng)讀取變量years, months, days時(shí)
public int totalDays() {
int total = this.days;
total += months * 30;
total += years * 365;
return total;
}
當(dāng)totalDays()方法讀取days變量论熙，months缎浇，years同樣也是從主內(nèi)存中讀取的。
指令重排的挑戰(zhàn)
因性能原因赴肚，Java VM與CPU允許以程序的指令進(jìn)行重排，只要語(yǔ)義不變二蓝。比如：
int a = 1;
int b = 2;
a++;
b++;
以上指令可能被重排誉券，但語(yǔ)義并沒(méi)有發(fā)生變化：
int a = 1;
a++;
int b = 2;
b++;
然而，指令重排給volatile變量帶來(lái)挑戰(zhàn)刊愚。讓我們重新看看這段代碼：
public class MyClass {
private int years;
private int months
private volatile int days;
public void update(int years, int months, int days){
this.years = years;
this.months = months;
this.days = days;
}
}
當(dāng)對(duì)days進(jìn)行寫時(shí)踊跟，years, months同樣會(huì)被寫進(jìn)主內(nèi)存。但是鸥诽，如果JVM對(duì)指令進(jìn)行了重排商玫，如：
public void update(int years, int months, int days){
this.days = days;
this.months = months;
this.years = years;
}
years, months在被賦予新值前就被寫進(jìn)主內(nèi)存，其他線程將不能讀取新值牡借。這時(shí)的指令重排就改變了語(yǔ)義拳昌。
volatile的Happens-before保證
為了解決指令重排的問(wèn)題，除了可見(jiàn)性保證外钠龙，Java volatile關(guān)鍵字還提供的happens-before保證炬藤。
- 如果原先對(duì)其他變量的讀寫發(fā)生在寫
volatile變量前，那么對(duì)其他變量的讀寫指令不能重排到寫volatile變量后碴里； - 如果原先對(duì)其他變量的讀發(fā)生在讀
volatile變量后沈矿，那么對(duì)其他變量的讀指令不能重排到讀volatile變量前；
volatile 并不總是滿足的
即使volatile關(guān)鍵字保證所有對(duì)volatile變量的讀都直接從主內(nèi)存讀取咬腋，所有對(duì)volatile變量的寫都直接寫主內(nèi)存羹膳，仍然有定義一個(gè)變量為volatile不能夠滿足的情況。
在先前的例子中根竿，只有線程1對(duì)共享變量counter進(jìn)行定陵像，對(duì)counter定義為volatile變量能夠保證線程2問(wèn)題能看見(jiàn)最新的值就珠。
實(shí)際上，多線程甚至能寫一個(gè)共享的volatile變量而主內(nèi)存的值仍然是正確蠢壹，如果其新值不依賴于它先前的值嗓违。也就是說(shuō)，如果線程不需要讀取變量先前的值去計(jì)算下一個(gè)值图贸。
只要一個(gè)線程需要先讀取volatile變量的值蹂季，然后基于該值生成一個(gè)新值，再寫回volatile變量疏日，那么volatile變量將不再足夠去保證可見(jiàn)性的正確偿洁。在讀寫volatile變量的時(shí)間間隙，產(chǎn)生了競(jìng)態(tài)條件 沟优，多個(gè)線程可能讀取相同的volatile變量的值涕滋，并生成新值，當(dāng)寫入主內(nèi)存時(shí)相互覆蓋彼此的值挠阁。
如：
volatile 何時(shí)是足夠的
前面提到宾肺，兩個(gè)線程同時(shí)讀寫一個(gè)共享變量，僅僅使用volatile關(guān)鍵字是不夠的侵俗。你需要使用synchronized保證讀寫變量的原子性锨用。讀寫volatile變量并不會(huì)阻塞線程的讀寫。因?yàn)檫@個(gè)原因隘谣，必須在臨界區(qū)使用synchronized增拥。
volatile 的性能考量
- 對(duì)
volatile變量的讀寫引起主內(nèi)存的讀寫 - 讀寫主內(nèi)存比訪問(wèn)CPU緩存開(kāi)銷更大
- 訪問(wèn)
volatile變量會(huì)阻止指令重排，而指令重排是正常的性能提升技術(shù)
綜上所述寻歧，只有當(dāng)你真的需要增強(qiáng)變量的可見(jiàn)性時(shí)掌栅，才使用volatile變量。
