Java关键字-volatile

　　关键字volatile可以说是Java虚拟机提供的最轻量级的同步机制。

　　一旦某个共享变量（类的成员变量、类的静态成员变量）被volatile修饰之后，那么就具备了两层语义：

　　1.保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了某个变量的值，这新值对其他线程来说是立即可见的。

　　Java 内存模型规定了所有的变量都存储在主内存（Main Memory）中（仅是虚拟机内存的一部分）。每条线程还有自己的工作内存（Working Memory），线程的工作内存中保存了被该线程使用到的变量的主内存副本拷贝，线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量。不同的线程之间也无法直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量值的传递均需要通过主内存来完成。

　　某线程在对自己工作内存中的某变量进行写操作时，如果发现该变量是一个使用volatile修饰的变量，那么它会将该变量的值更新到主内存中，此举会导致其他线程各自工作内存中保存的副本变量失效。而其他线程在读取各自工作内存中的副本变量时，发现副本变量已失效，就会转向去主内存中读取变量。这就使得所有线程读取到的该变量的值永远是最新的，保证了该变量的可见性。　

　　2.禁止进行指令重排序，从而保证了指令执行的有序性。

　　该点语义，最常见的使用场景便是单例模式。

package com.huang.pims.demo.patterns.singleton;

public class VolatileSingleton {

    private static volatile VolatileSingleton singletonInstance;

    private VolatileSingleton() {
        super();
    }

    public static VolatileSingleton getInstance() {
        if (null == singletonInstance) {
            synchronized (SyncCodeSingleton.class) {
                if (null == singletonInstance) {
                    singletonInstance = new VolatileSingleton();
                }
            }
        }
        return singletonInstance;
    }

}

View Code

　　其中，singletonInstance = new VolatileSingleton();在代码层面，这只是一行代码，但是JVM在执行改行代码的时候，会分三步执行

　　分配内存
　　使用VolatileSingleton的构造函数来初始化实例对象
　　将singletonInstance指向分配的内存空间（执行完这步 singletonInstance 就不再为 null 了）

　　在不使用volatile关键字修饰singletonInstance的前提下，JVM为了提高自身的效率，可能会进行指令重排序，互换第二步和第三步的执行顺序。

　　假设线程A运行到singletonInstance = new VolatileSingleton();时，刚执行完第一步和第三步，还没来得及初始化实例对象，而此时的singletonInstance已然不是null了。这时，如果有线程B运行到首次判空的地方，判断结果自然为false，那么线程B就会返回一个没有初始化的singletonInstance，从而导致获取单例对象失败。

　　使用volatile关键字修饰singletonInstance，禁止了指令重排序，就可以保证，如果singletonInstance不为null，singletonInstance必然已经经过了初始化。

volatile不能确保原子性

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)  //保证前面的线程都执行完
            Thread.yield();
        System.out.println(test.inc);
    }
}

　　在上述代码中，多个线程并发执行increase()方法。increase()方法中的自增操作（inc++;）可以分为三步：读取inc变量值，inc变量值加一，更新工作内存和主内存中的inc变量值。然而Java的自增操作并不具备原子性，就有可能产生以下的情景：

　　线程A运行到inc++;处，刚读取到inc变量的值（这必然是最新的值），还没来的及后续操作，cpu分配的时间片就用完了，切换到线程B运行inc++;线程B成功更新了inc变量的值，并将inc变量的值更新到了主内存中。当再次轮到线程A执行的时候，接着之前的操作继续执行，由于之前已经读取了inc变量的值，就不会再去读取，这就导致该线程中的inc变量值不再是最新的值。最后导致旧值+1，覆盖了最新值。

　　解决方案：可以通过synchronized或lock，进行加锁，来保证操作的原子性。也可以通过AtomicInteger。