挥发性(vɒlətʌɪl):在常温下容易挥发

关于volatile的重要一点:

Synchronization in Java is possible by using Java keywords synchronized and volatile and locks. In Java, we can not have synchronized variable. Using synchronized keyword with a variable is illegal and will result in compilation error. Instead of using the synchronized variable in Java, you can use the java volatile variable, which will instruct JVM threads to read the value of volatile variable from main memory and don’t cache it locally. If a variable is not shared between multiple threads then there is no need to use the volatile keyword.

源

volatile用法示例:

public class Singleton {
    private static volatile Singleton _instance; // volatile variable
    public static Singleton getInstance() {
        if (_instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (_instance == null)
                    _instance = new Singleton();
            }
        }
        return _instance;
    }
}

我们在第一个请求到来时惰性地创建实例。

如果我们不使_instance变量为volatile，那么创建Singleton实例的线程就不能与其他线程通信。因此，如果线程A正在创建单例实例，在创建后，CPU损坏等，所有其他线程将无法看到_instance的值不为空，他们将认为它仍然被分配为空。

为什么会发生这种情况?因为读线程不做任何锁，直到写线程从同步块中出来，内存不会被同步，_instance的值也不会在主存中更新。使用Java中的Volatile关键字，这是由Java本身处理的，这样的更新将对所有读取线程可见。

结论:volatile关键字也用于线程之间的内存内容通信。

without volatile的用法示例:

public class Singleton {    
    private static Singleton _instance;   //without volatile variable
    public static Singleton getInstance() {   
        if (_instance == null) {  
            synchronized(Singleton.class) {  
                if (_instance == null) 
                    _instance = new Singleton(); 
            } 
        }
        return _instance;  
    }
}

The code above is not thread-safe. Although it checks the value of instance once again within the synchronized block (for performance reasons), the JIT compiler can rearrange the bytecode in a way that the reference to the instance is set before the constructor has finished its execution. This means the method getInstance() returns an object that may not have been initialized completely. To make the code thread-safe, the keyword volatile can be used since Java 5 for the instance variable. Variables that are marked as volatile get only visible to other threads once the constructor of the object has finished its execution completely. Source

Java中不稳定的用法:

快速失败迭代器通常使用list对象上的volatile计数器实现。

当列表更新时，计数器会递增。 创建Iterator时，计数器的当前值嵌入到Iterator对象中。 当执行Iterator操作时，该方法比较两个计数器值，如果不相同则抛出ConcurrentModificationException异常。

故障安全迭代器的实现通常是轻量级的。它们通常依赖于特定列表实现的数据结构的属性。没有一般的模式。

虽然我在这里提到的答案中看到了许多很好的理论解释，但我在这里添加了一个实际的例子来解释:

1.

代码在不使用volatile的情况下运行

public class VisibilityDemonstration {

private static int sCount = 0;

public static void main(String[] args) {
    new Consumer().start();
    try {
        Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        return;
    }
    new Producer().start();
}

static class Consumer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        int localValue = -1;
        while (true) {
            if (localValue != sCount) {
                System.out.println("Consumer: detected count change " + sCount);
                localValue = sCount;
            }
            if (sCount >= 5) {
                break;
            }
        }
        System.out.println("Consumer: terminating");
    }
}

static class Producer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (sCount < 5) {
            int localValue = sCount;
            localValue++;
            System.out.println("Producer: incrementing count to " + localValue);
            sCount = localValue;
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                return;
            }
        }
        System.out.println("Producer: terminating");
    }
}
}

在上面的代码中，有两个线程——生产者和消费者。

生产者线程在循环中迭代5次(睡眠时间为1000毫秒或1秒)。在每次迭代中，生产者线程将sCount变量的值增加1。因此，在所有迭代中，生产者将sCount的值从0更改为5

使用者线程处于一个常量循环中，每当sCount的值发生变化时，它就会打印，直到值达到5为止。

两个循环同时开始。因此，生产者和消费者都应该将sCount的值打印5次。

输出

Consumer: detected count change 0
Producer: incrementing count to 1
Producer: incrementing count to 2
Producer: incrementing count to 3
Producer: incrementing count to 4
Producer: incrementing count to 5
Producer: terminating

分析

In the above program, when the producer thread updates the value of sCount, it does update the value of the variable in the main memory(memory from where every thread is going to initially read the value of variable). But the consumer thread reads the value of sCount only the first time from this main memory and then caches the value of that variable inside its own memory. So, even if the value of original sCount in main memory has been updated by the producer thread, the consumer thread is reading from its cached value which is not updated. This is called VISIBILITY PROBLEM .

2.

代码使用volatile运行

在上面的代码中，用下面的代码替换声明了sCount的代码行:

private volatile  static int sCount = 0;

输出

Consumer: detected count change 0
Producer: incrementing count to 1
Consumer: detected count change 1
Producer: incrementing count to 2
Consumer: detected count change 2
Producer: incrementing count to 3
Consumer: detected count change 3
Producer: incrementing count to 4
Consumer: detected count change 4
Producer: incrementing count to 5
Consumer: detected count change 5
Consumer: terminating
Producer: terminating

分析

当我们声明一个变量为volatile时，这意味着所有对这个变量的读写操作都将直接进入主存。这些变量的值永远不会被缓存。

由于sCount变量的值永远不会被任何线程缓存，消费者总是从主内存中读取sCount的原始值(在那里由生产者线程更新)。因此，在这种情况下，输出是正确的，两个线程都打印了5次不同的sCount值。

通过这种方式，volatile关键字解决了可见性问题。

挥发性

volatile -> synchronized[关于]

Volatile表示对于程序员来说，该值总是最新的。问题是该值可以保存在不同类型的硬件内存中。例如，它可以是CPU寄存器，CPU缓存，RAM…СPU寄存器和CPU缓存属于CPU，不能共享数据，不像RAM在多线程环境中处于抢救状态

volatile关键字表示变量将直接从/写入RAM内存。它有一些计算足迹

Java 5通过支持happens-before扩展volatile[关于]

对volatile字段的写入发生在后续每次读取该字段之前。

Read is after write

volatile关键字不能修复竞态条件[关于]，使用synchronized关键字[关于]

因此，只有当一个线程写入，而其他线程只是读取volatile值时才安全

绝对是的。(不仅是Java, c#也是如此。)有时，您需要获取或设置一个值，该值保证是给定平台上的原子操作，例如int或boolean，但不需要线程锁定的开销。volatile关键字允许您确保在读取值时获得的是当前值，而不是在另一个线程上写入时被废弃的缓存值。

用volatile关键字声明的变量有两个主要特性，这使得它很特殊。

如果我们有一个易失性变量，它不能被任何线程缓存到计算机的(微处理器)缓存内存中。访问总是发生在主存中。 如果对一个易失性变量正在进行写操作，并且突然请求了一个读操作，那么可以保证写操作将在读操作之前完成。

以上两个品质推断了这一点

所有读取volatile变量的线程肯定会读取最新的值。因为没有缓存值可以污染它。而且读请求只有在当前写操作完成后才会被授予。

另一方面，

如果我们进一步研究我提到的#2，我们可以看到volatile关键字是维护一个共享变量的理想方法，它有n个读线程，只有一个写线程可以访问它。一旦我们添加了volatile关键字，就完成了。没有任何线程安全方面的开销。

交谈,

我们不能仅仅使用volatile关键字来满足有多个写入线程访问它的共享变量。

是的，当你想要一个可变变量被多个线程访问时，必须使用volatile。这不是很常见的用例，因为通常你需要执行不止一个原子操作(例如，在修改变量之前检查变量状态)，在这种情况下，你会使用同步块代替。