轉(zhuǎn)載：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920373.html
volatile這個關(guān)鍵字可能很多朋友都聽說過奔穿，或許也都用過番挺。在Java 5之前，它是一個備受爭議的關(guān)鍵字，因為在程序中使用它往往會導(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)肺缕。
volatile關(guān)鍵字雖然從字面上理解起來比較簡單，但是要用好不是一件容易的事情授帕。由于volatile關(guān)鍵字是與Java的內(nèi)存模型有關(guān)的同木，因此在講述volatile關(guān)鍵之前，我們先來了解一下與內(nèi)存模型相關(guān)的概念和知識跛十，然后分析了volatile關(guān)鍵字的實現(xiàn)原理彤路，最后給出了幾個使用volatile關(guān)鍵字的場景。
以下是本文的目錄大綱：
一.內(nèi)存模型的相關(guān)概念
二.并發(fā)編程中的三個概念
三.Java內(nèi)存模型
四..深入剖析volatile關(guān)鍵字
五.使用volatile關(guān)鍵字的場景
一.內(nèi)存模型的相關(guān)概念
大家都知道芥映，計算機(jī)在執(zhí)行程序時洲尊，每條指令都是在CPU中執(zhí)行的，而執(zhí)行指令過程中奈偏，勢必涉及到數(shù)據(jù)的讀取和寫入坞嘀。由于程序運(yùn)行過程中的臨時數(shù)據(jù)是存放在主存（物理內(nèi)存）當(dāng)中的，這時就存在一個問題惊来，由于CPU執(zhí)行速度很快丽涩，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，因此如果任何時候?qū)?shù)據(jù)的操作都要通過和內(nèi)存的交互來進(jìn)行，會大大降低指令執(zhí)行的速度矢渊。因此在CPU里面就有了高速緩存继准。
也就是，當(dāng)程序在運(yùn)行過程中矮男，會將運(yùn)算需要的數(shù)據(jù)從主存復(fù)制一份到CPU的高速緩存當(dāng)中移必，那么CPU進(jìn)行計算時就可以直接從它的高速緩存讀取數(shù)據(jù)和向其中寫入數(shù)據(jù)，當(dāng)運(yùn)算結(jié)束之后昂灵，再將高速緩存中的數(shù)據(jù)刷新到主存當(dāng)中避凝。舉個簡單的例子舞萄，比如下面的這段代碼：
i = i+1;
當(dāng)線程執(zhí)行這個語句時眨补，會先從主存當(dāng)中讀取i的值，然后復(fù)制一份到高速緩存當(dāng)中倒脓，然后CPU執(zhí)行指令對i進(jìn)行加1操作撑螺，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)中崎弃。
這個代碼在單線程中運(yùn)行是沒有任何問題的甘晤，但是在多線程中運(yùn)行就會有問題了。在多核CPU中饲做，每條線程可能運(yùn)行于不同的CPU中线婚，因此每個線程運(yùn)行時有自己的高速緩存（對單核CPU來說，其實也會出現(xiàn)這種問題盆均，只不過是以線程調(diào)度的形式來分別執(zhí)行的）塞弊。本文我們以多核CPU為例。
比如同時有2個線程執(zhí)行這段代碼泪姨，假如初始時i的值為0游沿，那么我們希望兩個線程執(zhí)行完之后i的值變?yōu)?。但是事實會是這樣嗎肮砾？
可能存在下面一種情況：初始時诀黍，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(dāng)中，然后線程1進(jìn)行加1操作仗处，然后把i的最新值1寫入到內(nèi)存眯勾。此時線程2的高速緩存當(dāng)中i的值還是0，進(jìn)行加1操作之后婆誓，i的值為1吃环，然后線程2把i的值寫入內(nèi)存。
最終結(jié)果i的值是1旷档，而不是2模叙。這就是著名的緩存一致性問題。通常稱這種被多個線程訪問的變量為共享變量鞋屈。
也就是說范咨，如果一個變量在多個CPU中都存在緩存（一般在多線程編程時才會出現(xiàn)）故觅，那么就可能存在緩存不一致的問題。
為了解決緩存不一致性問題渠啊，通常來說有以下2種解決方法：
1）通過在總線加LOCK#鎖的方式
2）通過緩存一致性協(xié)議
這2種方式都是硬件層面上提供的方式输吏。
在早期的CPU當(dāng)中，是通過在總線上加LOCK#鎖的形式來解決緩存不一致的問題替蛉。因為CPU和其他部件進(jìn)行通信都是通過總線來進(jìn)行的贯溅，如果對總線加LOCK#鎖的話，也就是說阻塞了其他CPU對其他部件訪問（如內(nèi)存）躲查，從而使得只能有一個CPU能使用這個變量的內(nèi)存它浅。比如上面例子中 如果一個線程在執(zhí)行 i = i +1，如果在執(zhí)行這段代碼的過程中镣煮，在總線上發(fā)出了LCOK#鎖的信號姐霍，那么只有等待這段代碼完全執(zhí)行完畢之后，其他CPU才能從變量i所在的內(nèi)存讀取變量典唇，然后進(jìn)行相應(yīng)的操作镊折。這樣就解決了緩存不一致的問題。
但是上面的方式會有一個問題介衔，由于在鎖住總線期間恨胚，其他CPU無法訪問內(nèi)存，導(dǎo)致效率低下炎咖。
所以就出現(xiàn)了緩存一致性協(xié)議赃泡。最出名的就是Intel 的MESI協(xié)議，MESI協(xié)議保證了每個緩存中使用的共享變量的副本是一致的塘装。它核心的思想是：當(dāng)CPU寫數(shù)據(jù)時急迂，如果發(fā)現(xiàn)操作的變量是共享變量，即在其他CPU中也存在該變量的副本蹦肴，會發(fā)出信號通知其他CPU將該變量的緩存行置為無效狀態(tài)僚碎，因此當(dāng)其他CPU需要讀取這個變量時，發(fā)現(xiàn)自己緩存中緩存該變量的緩存行是無效的阴幌，那么它就會從內(nèi)存重新讀取勺阐。
二.并發(fā)編程中的三個概念
在并發(fā)編程中，我們通常會遇到以下三個問題：原子性問題矛双，可見性問題渊抽，有序性問題。我們先看具體看一下這三個概念：
1.原子性
原子性：即一個操作或者多個操作 要么全部執(zhí)行并且執(zhí)行的過程不會被任何因素打斷议忽，要么就都不執(zhí)行懒闷。
一個很經(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個操作：從賬戶A減去1000元，往賬戶B加上1000元愤估。
試想一下帮辟，如果這2個操作不具備原子性，會造成什么樣的后果玩焰。假如從賬戶A減去1000元之后由驹，操作突然中止。然后又從B取出了500元昔园，取出500元之后蔓榄，再執(zhí)行 往賬戶B加上1000元 的操作。這樣就會導(dǎo)致賬戶A雖然減去了1000元默刚，但是賬戶B沒有收到這個轉(zhuǎn)過來的1000元甥郑。
所以這2個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)編程中會出現(xiàn)什么結(jié)果呢羡棵？
舉個最簡單的例子壹若，大家想一下假如為一個32位的變量賦值過程不具備原子性的話，會發(fā)生什么后果皂冰？
i = 9;
假若一個線程執(zhí)行到這個語句時，我暫且假設(shè)為一個32位的變量賦值包括兩個過程：為低16位賦值养篓，為高16位賦值秃流。
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，突然被中斷柳弄，而此時又有一個線程去讀取i的值舶胀，那么讀取到的就是錯誤的數(shù)據(jù)。
2.可見性
可見性是指當(dāng)多個線程訪問同一個變量時碧注，一個線程修改了這個變量的值嚣伐，其他線程能夠立即看得到修改的值。
舉個簡單的例子萍丐，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轩端，執(zhí)行線程2的是CPU2。由上面的分析可知逝变，當(dāng)線程1執(zhí)行 i =10這句時基茵，會先把i的初始值加載到CPU1的高速緩存中，然后賦值為10壳影，那么在CPU1的高速緩存當(dāng)中i的值變?yōu)?0了拱层，卻沒有立即寫入到主存當(dāng)中。
此時線程2執(zhí)行 j = i宴咧，它會先去主存讀取i的值并加載到CPU2的緩存當(dāng)中根灯，注意此時內(nèi)存當(dāng)中i的值還是0，那么就會使得j的值為0，而不是10.
這就是可見性問題烙肺，線程1對變量i修改了之后芥驳，線程2沒有立即看到線程1修改的值。
3.有序性
有序性：即程序執(zhí)行的順序按照代碼的先后順序執(zhí)行茬高。舉個簡單的例子兆旬，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int型變量，定義了一個boolean類型變量怎栽，然后分別對兩個變量進(jìn)行賦值操作丽猬。從代碼順序上看，語句1是在語句2前面的熏瞄，那么JVM在真正執(zhí)行這段代碼的時候會保證語句1一定會在語句2前面執(zhí)行嗎脚祟？不一定，為什么呢强饮？這里可能會發(fā)生指令重排序（Instruction Reorder）由桌。
下面解釋一下什么是指令重排序，一般來說邮丰，處理器為了提高程序運(yùn)行效率行您，可能會對輸入代碼進(jìn)行優(yōu)化，它不保證程序中各個語句的執(zhí)行先后順序同代碼中的順序一致剪廉，但是它會保證程序最終執(zhí)行結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果是一致的娃循。
比如上面的代碼中，語句1和語句2誰先執(zhí)行對最終的程序結(jié)果并沒有影響斗蒋，那么就有可能在執(zhí)行過程中捌斧，語句2先執(zhí)行而語句1后執(zhí)行。
但是要注意泉沾，雖然處理器會對指令進(jìn)行重排序捞蚂，但是它會保證程序最終結(jié)果會和代碼順序執(zhí)行結(jié)果相同，那么它靠什么保證的呢跷究？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
這段代碼有4個語句姓迅，那么可能的一個執(zhí)行順序是：
那么可不可能是這個執(zhí)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(jìn)行重排序時是會考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性揭朝，如果一個指令I(lǐng)nstruction 2必須用到Instruction 1的結(jié)果队贱，那么處理器會保證Instruction 1會在Instruction 2之前執(zhí)行。
雖然重排序不會影響單個線程內(nèi)程序執(zhí)行的結(jié)果潭袱，但是多線程呢柱嫌？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);
上面代碼中，由于語句1和語句2沒有數(shù)據(jù)依賴性屯换，因此可能會被重排序编丘。假如發(fā)生了重排序与学，在線程1執(zhí)行過程中先執(zhí)行語句2，而此是線程2會以為初始化工作已經(jīng)完成嘉抓，那么就會跳出while循環(huán)索守，去執(zhí)行doSomethingwithconfig(context)方法，而此時context并沒有被初始化抑片，就會導(dǎo)致程序出錯卵佛。
從上面可以看出，指令重排序不會影響單個線程的執(zhí)行敞斋，但是會影響到線程并發(fā)執(zhí)行的正確性截汪。
也就是說，要想并發(fā)程序正確地執(zhí)行植捎，必須要保證原子性衙解、可見性以及有序性。只要有一個沒有被保證焰枢，就有可能會導(dǎo)致程序運(yùn)行不正確蚓峦。
三.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)編程中可能會出現(xiàn)的一些問題。下面我們來看一下Java內(nèi)存模型济锄，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)制來讓我們在進(jìn)行多線程編程時能夠保證程序執(zhí)行的正確性暑椰。
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）來屏蔽各個硬件平臺和操作系統(tǒng)的內(nèi)存訪問差異拟淮，以實現(xiàn)讓Java程序在各種平臺下都能達(dá)到一致的內(nèi)存訪問效果干茉。那么Java內(nèi)存模型規(guī)定了哪些東西呢，它定義了程序中變量的訪問規(guī)則很泊，往大一點(diǎn)說是定義了程序執(zhí)行的次序。注意沾谓，為了獲得較好的執(zhí)行性能委造，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指令進(jìn)行重排序均驶。也就是說昏兆，在java內(nèi)存模型中，也會存在緩存一致性問題和指令重排序的問題妇穴。
ava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）爬虱，每個線程都有自己的工作內(nèi)存（類似于前面的高速緩存）。線程對變量的所有操作都必須在工作內(nèi)存中進(jìn)行腾它，而不能直接對主存進(jìn)行操作跑筝。并且每個線程不能訪問其他線程的工作內(nèi)存。
舉個簡單的例子：在java中瞒滴，執(zhí)行下面這個語句：
i = 10
執(zhí)行線程必須先在自己的工作線程中對變量i所在的緩存行進(jìn)行賦值操作曲梗，然后再寫入主存當(dāng)中赞警。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 原子性虏两、可見性以及有序性提供了哪些保證呢愧旦？
1.原子性
在Java中，對基本數(shù)據(jù)類型的變量的讀取和賦值操作是原子性操作定罢，即這些操作是不可被中斷的笤虫，要么執(zhí)行，要么不執(zhí)行祖凫。
上面一句話雖然看起來簡單琼蚯，但是理解起來并不是那么容易◎。看下面一個例子i：
請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凌停； //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售滤。其實只有語句1是原子性操作罚拟，其他三個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完箩，也就是說線程執(zhí)行這個語句的會直接將數(shù)值10寫入到工作內(nèi)存中赐俗。
語句2實際上包含2個操作，它先要去讀取x的值弊知，再將x的值寫入工作內(nèi)存阻逮，雖然讀取x的值以及 將x的值寫入工作內(nèi)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秩彤。
同樣的泄私，x++和 x = x+1包括3個操作：讀取x的值减余，進(jìn)行加1操作，寫入新的值梧奢。
所以上面4個語句只有語句1的操作具備原子性馅笙。
也就是說，只有簡單的讀取蓄坏、賦值（而且必須是將數(shù)字賦值給某個變量价捧，變量之間的相互賦值不是原子操作）才是原子操作涡戳。
不過這里有一點(diǎn)需要注意：在32位平臺下，對64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值是需要通過兩個操作來完成的妹蔽，不能保證其原子性椎眯。但是好像在最新的JDK中挠将，JVM已經(jīng)保證對64位數(shù)據(jù)的讀取和賦值也是原子性操作了编整。
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内贮，如果要實現(xiàn)更大范圍操作的原子性汞斧，可以通過synchronized和Lock來實現(xiàn)。由于synchronized和Lock能夠保證任一時刻只有一個線程執(zhí)行該代碼塊竞端，那么自然就不存在原子性問題了庙睡，從而保證了原子性。
2.可見性
對于可見性统台，Java提供了volatile關(guān)鍵字來保證可見性啡邑。
當(dāng)一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存贵扰，當(dāng)有其他線程需要讀取時流部，它會去內(nèi)存中讀取新值贵涵。
而普通的共享變量不能保證可見性，因為普通共享變量被修改之后恰画，什么時候被寫入主存是不確定的宾茂，當(dāng)其他線程去讀取時，此時內(nèi)存中可能還是原來的舊值跨晴，因此無法保證可見性片林。
另外怀骤，通過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線程獲取鎖然后執(zhí)行同步代碼痕届，并且在釋放鎖之前會將對變量的修改刷新到主存當(dāng)中末患。因此可以保證可見性。
3.有序性
在Java內(nèi)存模型中嚷炉，允許編譯器和處理器對指令進(jìn)行重排序探橱，但是重排序過程不會影響到單線程程序的執(zhí)行走搁，卻會影響到多線程并發(fā)執(zhí)行的正確性。
在Java里面忌栅，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）曲稼。另外可以通過synchronized和Lock來保證有序性贫悄，很顯然，synchronized和Lock保證每個時刻是有一個線程執(zhí)行同步代碼唤反，相當(dāng)于是讓線程順序執(zhí)行同步代碼鸭津，自然就保證了有序性。
另外盏阶，Java內(nèi)存模型具備一些先天的“有序性”名斟，即不需要通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 原則闷袒。如果兩個操作的執(zhí)行次序無法從happens-before原則推導(dǎo)出來楞卡，那么它們就不能保證它們的有序性，虛擬機(jī)可以隨意地對它們進(jìn)行重排序淘捡。
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：一個線程內(nèi)焦除，按照代碼順序作彤，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unLock操作先行發(fā)生于后面對同一個鎖額lock操作
volatile變量規(guī)則：對一個變量的寫操作先行發(fā)生于后面對這個變量的讀操作
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创葡，則可以得出操作A先行發(fā)生于操作C
線程啟動規(guī)則：Thread對象的start()方法先行發(fā)生于此線程的每個一個動作
?
線程中斷規(guī)則：對線程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灿渴，我們可以通過Thread.join()方法結(jié)束胰舆、Thread.isAlive()的返回值手段檢測到線程已經(jīng)終止執(zhí)行
對象終結(jié)規(guī)則：一個對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)》缚窿。
這8條規(guī)則中，前4條規(guī)則是比較重要的误续，后4條規(guī)則都是顯而易見的扫茅。
下面我們來解釋一下前4條規(guī)則：
對于程序次序規(guī)則來說，我的理解就是一段程序代碼的執(zhí)行在單個線程中看起來是有序的。注意停蕉，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)行的菇晃，因為虛擬機(jī)可能會對程序代碼進(jìn)行指令重排序蚓挤。雖然進(jìn)行重排序灿意，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，它只會對不存在數(shù)據(jù)依賴性的指令進(jìn)行重排序馅袁。因此荒辕，在單個線程中抵窒，程序執(zhí)行看起來是有序執(zhí)行的，這一點(diǎn)要注意理解削茁。事實上疙赠，這個規(guī)則是用來保證程序在單線程中執(zhí)行結(jié)果的正確性圃阳，但無法保證程序在多線程中執(zhí)行的正確性。
第二條規(guī)則也比較容易理解富寿，也就是說無論在單線程中還是多線程中锣夹，同一個鎖如果出于被鎖定的狀態(tài)银萍，那么必須先對鎖進(jìn)行了釋放操作，后面才能繼續(xù)進(jìn)行l(wèi)ock操作搀绣。
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)容巧鸭。直觀地解釋就是麻捻，如果一個線程先去寫一個變量贸毕，然后一個線程去進(jìn)行讀取，那么寫入操作肯定會先行發(fā)生于讀操作锻拘。
第四條規(guī)則實際上就是體現(xiàn)happens-before原則具備傳遞性署拟。
四.深入剖析volatile關(guān)鍵字
在前面講述了很多東西歌豺，其實都是為講述volatile關(guān)鍵字作鋪墊，那么接下來我們就進(jìn)入主題馒铃。
1.volatile關(guān)鍵字的兩層語義
一旦一個共享變量（類的成員變量区宇、類的靜態(tài)成員變量）被volatile修飾之后值戳，那么就具備了兩層語義：
1）保證了不同線程對變量進(jìn)行操作時的可見性堕虹，即一個線程修改了某個變量的值，這個新值對其他線程來說是立即可見的逼裆。
2）禁止進(jìn)行指令重排序赦政。
先看一段代碼，假如線程1先執(zhí)行掸屡，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仅财，很多人在中斷線程時可能都會采用這種標(biāo)記辦法碗淌。但是事實上亿眠，這段代碼會完全運(yùn)行正確么？即一定會將線程中斷么荆烈？不一定竟趾，也許在大多數(shù)時候岔帽，這個代碼能夠把線程中斷，但是也有可能會導(dǎo)致無法中斷線程（雖然這個可能性很小屎飘，但是只要一旦發(fā)生這種情況就會造成死循環(huán)了）钦购。
下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無法中斷線程褂萧。在前面已經(jīng)解釋過箱玷，每個線程在運(yùn)行過程中都有自己的工作內(nèi)存，那么線程1在運(yùn)行的時候波丰，會將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中舶得。
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)中蝎亚，線程2轉(zhuǎn)去做其他事情了先馆，那么線程1由于不知道線程2對stop變量的更改煤墙，因此還會一直循環(huán)下去。
但是用Volatile修飾之后就變得不一樣了：
第一：使用volatile關(guān)鍵字會強(qiáng)制將修改的值立即寫入主存铣减；
第二：使用volatile關(guān)鍵字的話脚作，當(dāng)線程2進(jìn)行修改時球涛，會導(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緩存中對應(yīng)的緩存行無效）酿秸；
第三：由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效辣苏，所以線程1再次讀取變量stop的值時會去主存讀取哄褒。
那么在線程2修改stop值時（當(dāng)然這里包括2個操作呐赡，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）萌狂，會使得線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無效怀泊，然后線程1讀取時霹琼，發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無效凉当，它會等待緩存行對應(yīng)的主存地址被更新之后看杭，然后去對應(yīng)的主存讀取最新的值挟伙。
那么線程1讀取到的就是最新的正確的值尖阔。
2.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能保證對變量的操作是原子性嗎筷笨？
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)果是多少胃夏？也許有些朋友認(rèn)為是10000昌跌。但是事實上運(yùn)行它會發(fā)現(xiàn)每次運(yùn)行結(jié)果都不一致蚕愤，都是一個小于10000的數(shù)字。
可能有的朋友就會有疑問悬嗓，不對啊包竹，上面是對變量inc進(jìn)行自增操作籍凝，由于volatile保證了可見性饵蒂，那么在每個線程中對inc自增完之后，在其他線程中都能看到修改后的值啊双絮，所以有10個線程分別進(jìn)行了1000次操作囤攀，那么最終inc的值應(yīng)該是1000*10=10000。
這里面就有一個誤區(qū)了膏萧，volatile關(guān)鍵字能保證可見性沒有錯蝌衔，但是上面的程序錯在沒能保證原子性噩斟√暝剩可見性只能保證每次讀取的是最新的值，但是volatile沒辦法保證對變量的操作的原子性椒楣。
在前面已經(jīng)提到過牡肉，自增操作是不具備原子性的统锤，它包括讀取變量的原始值跪另、進(jìn)行加1操作、寫入工作內(nèi)存唧席。那么就是說自增操作的三個子操作可能會分割開執(zhí)行淌哟，就有可能導(dǎo)致下面這種情況出現(xiàn)：
假如某個時刻變量inc的值為10辽故，
線程1對變量進(jìn)行自增操作誊垢，線程1先讀取了變量inc的原始值症见，然后線程1被阻塞了谋作；
然后線程2對變量進(jìn)行自增操作乎芳，線程2也去讀取變量inc的原始值奈惑，由于線程1只是對變量inc進(jìn)行讀取操作肴甸，而沒有對變量進(jìn)行修改操作，所以不會導(dǎo)致線程2的工作內(nèi)存中緩存變量inc的緩存行無效不撑，所以線程2會直接去主存讀取inc的值，發(fā)現(xiàn)inc的值時10姆坚，然后進(jìn)行加1操作兼呵，并把11寫入工作內(nèi)存击喂，最后寫入主存。
然后線程1接著進(jìn)行加1操作介时，由于已經(jīng)讀取了inc的值沸柔，注意此時在線程1的工作內(nèi)存中inc的值仍然為10铲敛，所以線程1對inc進(jìn)行加1操作后inc的值為11伐蒋，然后將11寫入工作內(nèi)存，最后寫入主存俭正。
那么兩個線程分別進(jìn)行了一次自增操作后段审，inc只增加了1寺枉。
解釋到這里，可能有朋友會有疑問始苇，不對啊催式，前面不是保證一個變量在修改volatile變量時避归，會讓緩存行無效嗎梳毙？然后其他線程去讀就會讀到新的值，對萌业，這個沒錯生年。這個就是上面的happens-before規(guī)則中的volatile變量規(guī)則抱婉，但是要注意桌粉，線程1對變量進(jìn)行讀取操作之后番甩，被阻塞了的話，并沒有對inc值進(jìn)行修改缘薛。然后雖然volatile能保證線程2對變量inc的值讀取是從內(nèi)存中讀取的窍育，但是線程1沒有進(jìn)行修改卡睦，所以線程2根本就不會看到修改的值。
根源就在這里漱抓，自增操作不是原子性操作表锻，而且volatile也無法保證對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);
}
}
在java 1.5的java.util.concurrent.atomic包下提供了一些原子操作類瞬逊，即對基本數(shù)據(jù)類型的 自增（加1操作），自減（減1操作）仪或、以及加法操作（加一個數(shù)）确镊，減法操作（減一個數(shù)）進(jìn)行了封裝，保證這些操作是原子性操作范删。atomic是利用CAS來實現(xiàn)原子性操作的（Compare And Swap）蕾域，CAS實際上是利用處理器提供的CMPXCHG指令實現(xiàn)的，而處理器執(zhí)行CMPXCHG指令是一個原子性操作到旦。
3.volatile能保證有序性嗎旨巷？
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添忘。
volatile關(guān)鍵字禁止指令重排序有兩層意思：
1）當(dāng)程序執(zhí)行到volatile變量的讀操作或者寫操作時采呐，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)對后面的操作可見搁骑；在其后面的操作肯定還沒有進(jìn)行懈万；
2）在進(jìn)行指令優(yōu)化時，不能將在對volatile變量訪問的語句放在其后面執(zhí)行靶病，也不能把volatile變量后面的語句放到其前面執(zhí)行。
2）在進(jìn)行指令優(yōu)化時口予，不能將在對volatile變量訪問的語句放在其后面執(zhí)行娄周，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沪停，舉個簡單的例子：
//x煤辨、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候木张，不會將語句3放到語句1众辨、語句2前面，也不會講語句3放到語句4舷礼、語句5后面鹃彻。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妻献。
并且volatile關(guān)鍵字能保證蛛株，執(zhí)行到語句3時团赁，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)果對語句3谨履、語句4欢摄、語句5是可見的。
那么我們回到前面舉的一個例子：
//線程1:
context = loadContext(); //語句1
inited = true; //語句2
//線程2:
while(!inited ){
sleep()
}
doSomethingwithconfig(context);
前面舉這個例子的時候笋粟，提到有可能語句2會在語句1之前執(zhí)行怀挠，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)行操作害捕，導(dǎo)致程序出錯绿淋。
這里如果用volatile關(guān)鍵字對inited變量進(jìn)行修飾，就不會出現(xiàn)這種問題了吨艇，因為當(dāng)執(zhí)行到語句2時躬它，必定能保證context已經(jīng)初始化完畢。
4.volatile的原理和實現(xiàn)機(jī)制
前面講述了源于volatile關(guān)鍵字的一些使用东涡，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)》：
“觀察加入volatile關(guān)鍵字和沒有加入volatile關(guān)鍵字時所生成的匯編代碼發(fā)現(xiàn)冯吓，加入volatile關(guān)鍵字時，會多出一個lock前綴指令”
lock前綴指令實際上相當(dāng)于一個內(nèi)存屏障（也成內(nèi)存柵欄）疮跑，內(nèi)存屏障會提供3個功能：
1）它確保指令重排序時不會把其后面的指令排到內(nèi)存屏障之前的位置组贺，也不會把前面的指令排到內(nèi)存屏障的后面；即在執(zhí)行到內(nèi)存屏障這句指令時祖娘，在它前面的操作已經(jīng)全部完成失尖；
2）它會強(qiáng)制將對緩存的修改操作立即寫入主存；
3）如果是寫操作渐苏，它會導(dǎo)致其他CPU中對應(yīng)的緩存行無效掀潮。
五.使用volatile關(guān)鍵字的場景
synchronized關(guān)鍵字是防止多個線程同時執(zhí)行一段代碼，那么就會很影響程序執(zhí)行效率琼富，而volatile關(guān)鍵字在某些情況下性能要優(yōu)于synchronized仪吧，但是要注意volatile關(guān)鍵字是無法替代synchronized關(guān)鍵字的，因為volatile關(guān)鍵字無法保證操作的原子性鞠眉。通常來說薯鼠，使用volatile必須具備以下2個條件：
1）對變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值
2）該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中
實際上，這些條件表明械蹋，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)出皇，包括變量的當(dāng)前狀態(tài)。
事實上哗戈，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郊艘，才能保證使用volatile關(guān)鍵字的程序在并發(fā)時能夠正確執(zhí)行。
下面列舉幾個Java中使用volatile的幾個場景。
1.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);
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;
}
}
至于為何需要這么寫請參考：
《Java 中的雙重檢查（Double-Check）》http://blog.csdn.net/dl88250/article/details/5439024
和http://www.iteye.com/topic/652440
參考資料：
《Java編程思想》
《深入理解Java虛擬機(jī)》
http://jiangzhengjun.iteye.com/blog/652532
http://blog.sina.com.cn/s/blog_7bee8dd50101fu8n.html
http://blog.csdn.net/ccit0519/article/details/11241403
http://blog.csdn.net/ns_code/article/details/17101369
http://www.cnblogs.com/kevinwu/archive/2012/05/02/2479464.html
http://www.cppblog.com/elva/archive/2011/01/21/139019.html
http://ifeve.com/volatile-array-visiblity/
http://www.bdqn.cn/news/201312/12579.shtml
