一，volatile關(guān)鍵字的可見性

要想理解volatile關(guān)鍵字，得先了解下JAVA的內(nèi)存模型，Java內(nèi)存模型的抽象示意圖如下：

從圖中可以看出：

①每個(gè)線程都有一個(gè)自己的本地內(nèi)存空間--線程?？臻g???線程執(zhí)行時(shí)，先把變量從主內(nèi)存讀取到線程自己的本地內(nèi)存空間，然后再對(duì)該變量進(jìn)行操作

②對(duì)該變量操作完后，在某個(gè)時(shí)間再把變量刷新回主內(nèi)存

關(guān)于JAVA內(nèi)存模型，更詳細(xì)的可參考： 深入理解Java內(nèi)存模型（一）——基礎(chǔ)

因此，就存在內(nèi)存可見性問題，看一個(gè)示例程序：（摘自書上）

 1 public class RunThread extends Thread {
 2 
 3     private boolean isRunning = true;
 4 
 5     public boolean isRunning() {
 6         return isRunning;
 7     }
 8 
 9     public void setRunning(boolean isRunning) {
10         this.isRunning = isRunning;
11     }
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         System.out.println("進(jìn)入到run方法中了");
16         while (isRunning == true) {
17         }
18         System.out.println("線程執(zhí)行完成了");
19     }
20 }
21 
22 public class Run {
23     public static void main(String[] args) {
24         try {
25             RunThread thread = new RunThread();
26             thread.start();
27             Thread.sleep(1000);
28             thread.setRunning(false);
29         } catch (InterruptedException e) {
30             e.printStackTrace();
31         }
32     }
33 }

Run.java 第28行，main線程 將啟動(dòng)的線程RunThread中的共享變量設(shè)置為false，從而想讓RunThread.java 第14行中的while循環(huán)結(jié)束。

如果，我們使用JVM -server參數(shù)執(zhí)行該程序時(shí)，RunThread線程并不會(huì)終止！從而出現(xiàn)了死循環(huán)！！

原因分析： 

現(xiàn)在有兩個(gè)線程，一個(gè)是main線程，另一個(gè)是RunThread。它們都試圖修改 第三行的 isRunning變量。按照J(rèn)VM內(nèi)存模型，main線程將isRunning讀取到本地線程內(nèi)存空間，修改后，再刷新回主內(nèi)存。

而在JVM 設(shè)置成 -server模式運(yùn)行程序時(shí)，線程會(huì)一直在私有堆棧中讀取isRunning變量。因此，RunThread線程無法讀到main線程改變的isRunning變量

從而出現(xiàn)了死循環(huán)，導(dǎo)致RunThread無法終止。這種情形，在《Effective JAVA》中，將之稱為“活性失敗”

解決方法，在第三行代碼處用 volatile 關(guān)鍵字修飾即可。這里，它強(qiáng)制線程從主內(nèi)存中取 volatile修飾的變量。

    volatile private boolean isRunning = true;

擴(kuò)展一下，當(dāng)多個(gè)線程之間需要根據(jù)某個(gè)條件確定 哪個(gè)線程可以執(zhí)行時(shí)，要確保這個(gè)條件在 線程 之間是可見的。因此，可以用volatile修飾。

綜上，volatile關(guān)鍵字的作用是：使變量在多個(gè)線程間可見（可見性）

二，volatile關(guān)鍵字的非原子性

所謂原子性，就是某系列的操作步驟要么全部執(zhí)行，要么都不執(zhí)行。

比如，變量的自增操作 i++，分三個(gè)步驟：

①從內(nèi)存中讀取出變量 i 的值

②將 i 的值加1

③將 加1 后的值寫回內(nèi)存

這說明 i++ 并不是一個(gè)原子操作。因?yàn)?，它分成了三步，有可能?dāng)某個(gè)線程執(zhí)行到了第②時(shí)被中斷了，那么就意味著只執(zhí)行了其中的兩個(gè)步驟，沒有全部執(zhí)行。

關(guān)于volatile的非原子性，看個(gè)示例：

 1 public class MyThread extends Thread {
 2     public volatile static int count;
 3 
 4     private static void addCount() {
 5         for (int i = 0; i < 100; i++) {
 6             count++;
 7         }
 8         System.out.println("count=" + count);
 9     }
10 
11     @Override
12     public void run() {
13         addCount();
14     }
15 }
16 
17 public class Run {
18     public static void main(String[] args) {
19         MyThread[] mythreadArray = new MyThread[100];
20         for (int i = 0; i < 100; i++) {
21             mythreadArray[i] = new MyThread();
22         }
23 
24         for (int i = 0; i < 100; i++) {
25             mythreadArray[i].start();
26         }
27     }
28 }

MyThread類第2行，count變量使用volatile修飾

Run.java 第20行 for循環(huán)中創(chuàng)建了100個(gè)線程，第25行將這100個(gè)線程啟動(dòng)去執(zhí)行 addCount()，每個(gè)線程執(zhí)行100次加1

期望的正確的結(jié)果應(yīng)該是 100*100=10000，但是，實(shí)際上count并沒有達(dá)到10000

原因是：volatile修飾的變量并不保證對(duì)它的操作（自增）具有原子性。（對(duì)于自增操作，可以使用JAVA的原子類AutoicInteger類保證原子自增）

比如，假設(shè) i 自增到 5，線程A從主內(nèi)存中讀取i，值為5，將它存儲(chǔ)到自己的線程空間中，執(zhí)行加1操作，值為6。此時(shí)，CPU切換到線程B執(zhí)行，從主從內(nèi)存中讀取變量i的值。由于線程A還沒有來得及將加1后的結(jié)果寫回到主內(nèi)存，線程B就已經(jīng)從主內(nèi)存中讀取了i，因此，線程B讀到的變量 i 值還是5

相當(dāng)于線程B讀取的是已經(jīng)過時(shí)的數(shù)據(jù)了，從而導(dǎo)致線程不安全性。這種情形在《Effective JAVA》中稱之為“安全性失敗”

綜上，僅靠volatile不能保證線程的安全性。（原子性）

此外，volatile關(guān)鍵字修飾的變量不會(huì)被指令重排序優(yōu)化。這里以《深入理解JAVA虛擬機(jī)》中一個(gè)例子來說明下自己的理解：

線程A執(zhí)行的操作如下：

Map configOptions ;
char[] configText;

volatile boolean initialized = false;

//線程A首先從文件中讀取配置信息,調(diào)用process...處理配置信息,處理完成了將initialized 設(shè)置為true
configOptions = new HashMap();
configText = readConfigFile(fileName);
processConfig(configText, configOptions);//負(fù)責(zé)將配置信息configOptions 成功初始化
initialized = true;

線程B等待線程A把配置信息初始化成功后，使用配置信息去干活.....線程B執(zhí)行的操作如下：

while(!initialized)
{
    sleep();
}

//使用配置信息干活
doSomethingWithConfig();

如果initialized變量不用 volatile 修飾，在線程A執(zhí)行的代碼中就有可能指令重排序。

即：線程A執(zhí)行的代碼中的最后一行：initialized = true 重排序到了 processConfig方法調(diào)用的前面執(zhí)行了，這就意味著：配置信息還未成功初始化，但是initialized變量已經(jīng)被設(shè)置成true了。那么就導(dǎo)致 線程B的while循環(huán)“提前”跳出，拿著一個(gè)還未成功初始化的配置信息去干活(doSomethingWithConfig方法)。。。。

因此，initialized 變量就必須得用 volatile修飾。這樣，就不會(huì)發(fā)生指令重排序，也即：只有當(dāng)配置信息被線程A成功初始化之后，initialized 變量才會(huì)初始化為true。綜上，volatile 修飾的變量會(huì)禁止指令重排序（有序性）

三，volatile 與 synchronized 的比較

volatile主要用在多個(gè)線程感知實(shí)例變量被更改了場合，從而使得各個(gè)線程獲得最新的值。它強(qiáng)制線程每次從主內(nèi)存中講到變量，而不是從線程的私有內(nèi)存中讀取變量，從而保證了數(shù)據(jù)的可見性。

關(guān)于synchronized，可參考：JAVA多線程之Synchronized關(guān)鍵字--對(duì)象鎖的特點(diǎn)

比較：

①volatile輕量級(jí)，只能修飾變量。synchronized重量級(jí)，還可修飾方法

②volatile只能保證數(shù)據(jù)的可見性，不能用來同步，因?yàn)槎鄠€(gè)線程并發(fā)訪問volatile修飾的變量不會(huì)阻塞。

synchronized不僅保證可見性，而且還保證原子性，因?yàn)?，只有獲得了鎖的線程才能進(jìn)入臨界區(qū)，從而保證臨界區(qū)中的所有語句都全部執(zhí)行。多個(gè)線程爭搶synchronized鎖對(duì)象時(shí)，會(huì)出現(xiàn)阻塞。

四，線程安全性

線程安全性包括兩個(gè)方面，①可見性。②原子性。

從上面自增的例子中可以看出：僅僅使用volatile并不能保證線程安全性。而synchronized則可實(shí)現(xiàn)線程的安全性。

參考：JAVA多線程之線程間的通信方式

JAVA多線程之當(dāng)一個(gè)線程在執(zhí)行死循環(huán)時(shí)會(huì)影響另外一個(gè)線程嗎？

JAVA多線程之wait/notify