volatile关键字

一、首先来讲一下Java内存模型（JMM）

Java内存模型：Java虚拟机定义的一种抽象规范，为了屏蔽不同硬件和操作系统的内存访问差异，

                               让Java程序在不同平台下都能达到一致的内存访问效果。

注意：因为直接操作主内存太慢，所以JVM不得不利用性能较高的工作内存。这里可以类比一下CPU、高速缓存和内存之间的关系。

JMM的工作模型如下所示：

通过一系列内存读写的操作指令（JVM内存模型共定义了8种内存操作指令，以后会细讲），

线程A把静态变量 s=0 从主内存读到工作内存，再把 s=3 的更新结果同步到主内存当中。

在多线程情况下会存在线程安全问题：

***正常情况***

***异常情况***

因为工作内存所更新的变量并不会立即同步到主内存，所以虽然线程A在工作内存当中已经把变量s的值更新成3，

但是线程B从主内存得到的变量s的值仍然是0，从而输出 s=0。

解决方案：对变量s使用volatile关键字

注意：synchronized同步锁虽然可以保证线程安全，但对程序性能影响太大，所以采用轻量级的处理方法volatile。

二、volatile的特性之一：保证了被修饰变量对所有线程的可见性

这里的可见性是什么意思呢？当一个线程修改了变量的值，新的值会立刻同步到主内存中。当其他线程读取这个变量时， 

                                               会从主内存中拉取这个变量的最新值。

volatile为什么会有这样的特性？得益于Java语言的先行发生原则。

先行发生原则：在计算机科学中，先行发生原则是两个事件的结果之间的关系，如果一个事件发生在另一个事件之前，结果必须

                         反映，即使这些事件实际上是乱序执行的（通常是优化程序流程）。

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这里所谓的事件，实际上就是各种指令操作，比如读操作、写操作、初始化操作、锁操作等等。

先行发生原则作用于很多场景下，包括同步锁、线程启动、线程终止、volatile。我们这里只列举出volatile相关的规则：

对于一个volatile变量的写操作先行发生于后面对这个变量的读操作。

回到上述的代码例子，如果在静态变量s之前加上volatile修饰符：

volatile static int s = 0；

线程A执行如下代码：

s = 3；

这时候我们引入线程B，执行如下代码：

System.out.println("s=" + s);

这段代码是什么意思呢？很简单，开启10个线程，每个线程当中让静态变量count自增100次。执行之后会发现，最终count的结果值未必是1000，有可能小于1000。

使用volatile修饰的变量，为什么并发自增的时候会出现这样的问题呢？这是因为count++这一行代码本身并不是原子性操作，在字节码层面可以拆分成如下指令：

getstatic        //读取静态变量（count）

iconst_1        //定义常量1

iadd               //count增加1

putstatic        //把count结果同步到主内存

虽然每一次执行 getstatic 的时候，获取到的都是主内存的最新变量值，但是进行iadd的时候，由于并不是原子性操作，其他线程在这过程中很可能让count自增了很多次。这样一来本线程所计算更新的是一个陈旧的count值，自然无法做到线程安全：

因此，什么时候适合用volatile呢？

1.运行结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。

2.变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。

第一条很好理解，就是上面的代码例子。第二条是什么意思呢？可以看看下面这个场景：

volatile static int start = 3;

volatile static int end = 6;

线程A执行如下代码：

while (start < end){

  //do something

}

线程B执行如下代码：

start+=3;

end+=3;

这种情况下，一旦在线程A的循环中执行了线程B，start有可能先更新成6，造成了一瞬间 start == end，从而跳出while循环的可能性。