使用volatilekeyword的場景

Volatile 變量具有 synchronized 的可見性特性。可是不具備原子特性。這就是說線程可以自己主動發現 volatile 變量的最新值。Volatile 變量可用於提供線程安全，可是僅僅能應用於很有限的一組用例：多個變量之間或者某個變量的當前值與改動後值之間沒有約束。

因此。單獨使用 volatile 還不足以實現計數器、相互排斥鎖或不論什麽具有與多個變量相關的不變式（Invariants）的類（比如 “start <=end”）。
出於簡易性或可伸縮性的考慮，您可能傾向於使用 volatile 變量而不是鎖。當使用 volatile 變量而非鎖時，某些習慣使用方法（idiom）更加易於編碼和閱讀。

此外。volatile 變量不會像鎖那樣造成線程堵塞。因此也非常少造成可伸縮性問題。在某些情況下，假設讀操作遠遠大於寫操作，volatile 變量還能夠提供優於鎖的性能優勢。
正確使用 volatile 變量的條件
您僅僅能在有限的一些情形下使用 volatile 變量替代鎖。

要使 volatile 變量提供理想的線程安全，必須同一時候滿足以下兩個條件：
（1）對變量的寫操作不依賴於當前值。
（2）該變量沒有包括在具有其它變量的不變式中。
實際上，這些條件表明。能夠被寫入 volatile 變量的這些有效值獨立於不論什麽程序的狀態，包含變量的當前狀態。

第一個條件的限制使 volatile 變量不能用作線程安全計數器。

盡管增量操作（x++）看上去類似一個單獨操作。實際上它是一個由讀取－改動－寫入操作序列組成的組合操作。必須以原子方式運行，而 volatile 不能提供必須的原子特性。實現正確的操作須要使 x 的值在操作期間保持不變。而 volatile 變量無法實現這點。（然而，假設將值調整為僅僅從單個線程寫入。那麽能夠忽略第一個條件。

）
大多數編程情形都會與這兩個條件的當中之中的一個沖突，使得 volatile 變量不能像 synchronized 那樣普遍適用於實現線程安全。

性能上：使用 volatile 變量要比使用對應的鎖簡單得多。在眼下大多數的處理器架構上。volatile 讀操作開銷非常低 —— 差點兒和非 volatile 讀操作一樣。而 volatile 寫操作的開銷要比非 volatile 寫操作多非常多，由於要保證可見性須要實現內存界定（Memory Fence）。即便如此，volatile 的總開銷仍然要比鎖獲取低。

volatile 操作不會像鎖一樣造成堵塞，因此。在可以安全使用 volatile 的情況下，volatile 可以提供一些優於鎖的可伸縮特性。

假設讀操作的次數要遠遠超過寫操作。與鎖相比，volatile 變量通常可以降低同步的性能開銷。

Java中使用volatile的幾個場景：

1.狀態標記量

volatile boolean shutdownRequested;

...

public void shutdown() { shutdownRequested = true; }

public void doWork() { 
    while (!shutdownRequested) { 
        // do stuff
    }
}

然而。使用 synchronized 塊編寫循環要比使用清單 2 所看到的的 volatile 狀態標誌編寫麻煩非常多。因為 volatile 簡化了編碼，而且狀態標誌並不依賴於程序內不論什麽其它狀態。因此此處很適合使用 volatile。

這樣的類型的狀態標記的一個公共特性是：通常僅僅有一種狀態轉換；shutdownRequested 標誌從 false 轉換為 true。然後程序停止。這樣的模式能夠擴展到來回轉換的狀態標誌，可是僅僅有在轉換周期不被察覺的情況下才幹擴展（從 false 到 true，再轉換到 false）。此外。還須要某些原子狀態轉換機制。比如原子變量。

2一次性安全公布

缺乏同步會導致無法實現可見性，這使得確定何時寫入對象引用而不是原語值變得更加困難。在缺乏同步的情況下，可能會遇到某個對象引用的更新值（由還有一個線程寫入）和該對象狀態的舊值同一時候存在。（這就是造成著名的雙重檢查鎖定（double-checked-locking）問題的根源。當中對象引用在沒有同步的情況下進行讀操作。產生的問題是您可能會看到一個更新的引用，可是仍然會通過該引用看到不全然構造的對象）。

實現安全公布對象的一種技術就是將對象引用定義為 volatile 類型。 展示了一個演示樣例，當中後臺線程在啟動階段從數據庫載入一些數據。

其它代碼在可以利用這些數據時，在使用之前將檢查這些數據是否以前公布過。

public class BackgroundFloobleLoader {
    public volatile Flooble theFlooble;

    public void initInBackground() {
        // do lots of stuff
        theFlooble = new Flooble();  // this is the only write to theFlooble
    }
}

public class SomeOtherClass {
    public void doWork() {
        while (true) { 
            // do some stuff...
            // use the Flooble, but only if it is ready
            if (floobleLoader.theFlooble != null) 
                doSomething(floobleLoader.theFlooble);
        }
    }
}

該模式的一個必要條件是：被公布的對象必須是線程安全的。或者是有效的不可變對象（有效不可變意味著對象的狀態在公布之後永遠不會被改動）。

volatile 類型的引用能夠確保對象的公布形式的可見性，可是假設對象的狀態在公布後將發生更改，那麽就須要額外的同步。

安全使用 volatile 的還有一種簡單模式是：定期 “公布” 觀察結果供程序內部使用。比如，如果有一種環境傳感器可以感覺環境溫度。一個後臺線程可能會每隔幾秒讀取一次該傳感器，並更新包括當前文檔的 volatile 變量。然後，其它線程可以讀取這個變量，從而隨時可以看到最新的溫度值。
使用該模式的還有一種應用程序就是收集程序的統計信息。以下展示了身份驗證機制怎樣記憶近期一次登錄的用戶的名字。將重復使用 lastUser 引用來公布值，以供程序的其它部分使用。

public class UserManager {
    public volatile String lastUser;

    public boolean authenticate(String user, String password) {
        boolean valid = passwordIsValid(user, password);
        if (valid) {
            User u = new User();
            activeUsers.add(u);
            lastUser = user;
        }
        return valid;
    }
}

這個模式要求被公布的值是有效不可變的 —— 即值的狀態在公布後不會更改。使用該值的代碼須要清楚該值可能隨時發生變化。

4：“volatile bean” 模式

volatile bean 模式適用於將 JavaBeans 作為“榮譽結構”使用的框架。在 volatile bean 模式中。JavaBean 被用作一組具有 getter 和/或 setter 方法 的獨立屬性的容器。volatile bean 模式的基本原理是：非常多框架為易變數據的持有者（比如 HttpSession）提供了容器，可是放入這些容器中的對象必須是線程安全的。
在 volatile bean 模式中，JavaBean 的全部數據成員都是 volatile 類型的，而且 getter 和 setter 方法必須很普通 —— 除了獲取或設置對應的屬性外，不能包括不論什麽邏輯。此外，對於對象引用的數據成員。引用的對象必須是有效不可變的。（這將禁止具有數組值的屬性，由於當數組引用被聲明為 volatile 時，僅僅有引用而不是數組本身具有 volatile 語義）。

對於不論什麽 volatile 變量，不變式或約束都不能包括 JavaBean 屬性。演示樣例展示了遵守 volatile bean 模式的 JavaBean：

@ThreadSafe
public class Person {
    private volatile String firstName;
    private volatile String lastName;
    private volatile int age;

    public String getFirstName() { return firstName; }
    public String getLastName() { return lastName; }
    public int getAge() { return age; }

    public void setFirstName(String firstName) { 
        this.firstName = firstName;
    }

    public void setLastName(String lastName) { 
        this.lastName = lastName;
    }

    public void setAge(int age) { 
        this.age = age;
    }
}

<span style="font-size:18px;">@ThreadSafe
public class CheesyCounter {
    // Employs the cheap read-write lock trick
    // All mutative operations MUST be done with the 'this' lock held
    @GuardedBy("this") private volatile int value;

    public int getValue() { return value; }

    public synchronized int increment() {
        return value++;
    }
}</span>