并发编程--volatile

1.什么是volatile

volatile是轻量级的 synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的 " 可见性 " 。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。如果 volatile 变量修饰符使用恰当的话，它比 synchronized 的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。

2. volatile的工作原理

java的内存模型

每个线程会有个相互独立的本地内存，本地内存中存放的是的主共享中变量的副本,线程操作这些副本,然后不定时的将他们返回给主内存中

使用volatile

如果被volatile修饰， 会通过嗅探立刻返回给主内存

当某个线程把volatile修饰的变量从本地内存返回给主内存时，其他的本地内存保存的该变量无效,当然不能保证写后读,因为如果两线程都在写入的过程中时,还是会产生覆盖的

3. volatile的作用

volatile只能用来修饰变量，在并发编程的三大特性------原子性、可见性、有序性中 volatile只能保证可见性和有序性（禁止指令重排 $防止修饰的对象上一行下一行不重排序$ ），并不能保证原子性，而synchronized这三种特性都可以保证。

为什么没有保证原子性

++a的过程：

读取a的当前值。

将读取到的值增加1。(此时还没有写入到a)

将新值写回到a

例如a被volatile修饰了,代码中定义了++a 可以看做(int k = a+1; a=k)的过程;

这段代码中只能保证k读取的时候a是最新值，不能保证写回a的时候a是最新值(因为当前线程刚执行完1,2步，还没执行3,切换了时间片,此时并没有修改a的值所以不会写回到主内存)，另一个线程执行了完整的1,2,3并放入主内存中，此时本地内存也会修改，接下来又切换回时间片，执行将新值写回到a，又回了主内存，此刻就产生了并发问题(如果还是想不通,可以想象3个线程下,第三个线程可能会读取到旧的值)

当然指使用volatile并不能保证线程安全,需要结合CAS失败重试策略,来保证线程安全的

4. 为什么使用了synchronized还需要volatile

用单例举例
java 复制代码
public class Singleton {  
    private volatile static Singleton singleton;  
    private Singleton (){}  
    public static Singleton getSingleton() {  
    if (singleton == null) {  
        synchronized (Singleton.class) {  
            if (singleton == null) {  
                singleton = new Singleton();  
            }  
        }  
    }  
    return singleton;  
    }  
}
singleton = new Singleton() 在我们看来就是一句话操作而已，但在虚拟机看来它一共分为了几个指令操作：

为对象分配内存空间

初始化对象

将引用指向对象的内存空间地址

虚拟机执行的时候不一定是按顺序123的执行，也有可能是132。这是虚拟机的重排序引起的，单线程情况下是没有什么bug的，最终都会创建出对象，只是先后顺序不同。

但是在上面例子中会出现这么一种情况：

假如线程A执行 single = new Single()虚拟机是按132排序执行，当执行到3的时候single 引用已经不为空。此时若线程B执行到第一次验校处(第一次验校不在同步代码中，因此所有线程随时都可以访问)，它判断 single ==null 得到false,直接返回single对象。但是此时single对象还没初始化完成，因此很有可能就会发生bug。

在上诉单例模式中volatile保证了虚拟机执行字节码的时候指令不会重排序。