Volatile 英文翻譯：易變的、可變的、不穩定的。
# 一、volatile 定義及用法
多個執行緒的工作記憶體彼此獨立，互不可見，執行緒啟動的時候，虛擬機器為**每個記憶體分配一塊工作記憶體，不僅包含了執行緒內部定義的區域性變數，也包含了執行緒所需要使用的共享變數的副本**，是為了提高效率。 * 在之前的示例中，執行緒不安全的問題，我們使用執行緒同步，也就是**通過 synchronized 關鍵字，對操作的物件加鎖**，遮蔽了其他執行緒對這塊程式碼的訪問，從而保證安全。 * 這裡的 volatile 嘗試從另一個角度解決這個問題，那就是保證變數可見，有說法將其稱之為`輕量級的synchronized。` volatile保證變數可見：簡單來說就是，當執行緒 A 對變數 X 進行了修改後，線上程 A 後面執行的其他執行緒能夠看到 X 的變動，就是保證了 X 永遠是最新的。更詳細的說，就是要符合以下兩個規則： 1. 執行緒對變數進行修改後，要立刻寫回主記憶體； 2. 執行緒對變數讀取的時候，要從主記憶體讀，而不是快取。 另一個角度，結合指令重排序的問題，volatile修飾的記憶體空間，**在這上面執行的指令是禁止亂序的。**因此，在單例模式的 DCL 寫法中，volatile是必須的元素。 ## 1.1 示例1 ```java private static int num = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(()->{ while (num == 0){ } }).start(); Thread.sleep(1000); num = 1; } ``` 程式碼死迴圈，因為主執行緒裡的 num = 1，不能及時將資料變化更新到主存，因此上面的程式碼 while 條件持續為真。 因此可以給變數加上 volatile： ```java private volatile static int num = 0; ``` 這樣就在執行幾秒後就會停止執行。 ## 1.2 Double-Checked-Locking 在設計模式裡的單例模式，如果在多執行緒的情況下，仍然要保證始終只有一個物件，就要進行同步和鎖。 ```java class DCL{ private static volatile DCL instance; private DCL(){ } public static DCL getInstance(){ if (instance == null){//check1 synchronized (DCL.class){ if (instance == null){//check2 instance = new DCL(); } } } return instance; } } ``` 雙重校驗鎖，實現執行緒安全的單例鎖。 **volatile不能保證原子性。** ## 1.3 原子性問題 原子操作就是這個操作要麼執行完，要麼不執行，不可能卡在中間。 比如 i = 2，這個指令就是具有原子性的，而 i++ 則不是，事實上 i++ 也是先拿 i，再修改，再重新賦值給 i 。 例如你讓一個volatile的integer自增（i++），其實要分成3步： 1）讀取volatile變數值到local； 2）增加變數的值； 3）把local的值寫回，讓其它的執行緒可見。 這3步的jvm指令為： ```c++ mov 0xc(%r10),%r8d ; Load inc %r8d ; Increment mov %r8d,0xc(%r10) ; Store lock addl $0x0,(%rsp) ; StoreLoad Barrier ``` 最後一步是記憶體屏障。 什麼是記憶體屏障？ 記憶體屏障告訴CPU和編譯器先於這個命令的必須先執行，後於這個命令的必須後執行，同時強制更新一次不同CPU的快取，也就是通過這個操作，使得 volatile 關鍵字達到了所謂的**變數可見性。** 這個時候我們就知道，一個操作並不是只有一步，而中間的幾步，如果其他的CPU修改了值，將會都產生覆蓋，還是會出現不安全的情況，這就導致了 volatile 無法保證原子性。 以前的 ++ 操作示例，加上 synchronized 後結果就正確了，如果用 volatile 不用 synchronized呢？示例程式碼： ```java public class NoAtomic { private static volatile int num = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int i=0; i<100; i++){ new Thread(()->{ for (int j=0; j < 100; j++){ num++; } }).start(); } Thread.sleep(3000); System.out.println(num); } } ``` 可以發現，輸出結果小於預期，雖然 volatile 保證了可見性，但是卻不能保證操作的原子性。 因此想要保證原子性，還是得回去找 synchronized 或者使用原子類。
# 二、volatile 和 synchronized 的區別
- volatile 本質是在告訴 jvm 當前變數在暫存器（工作記憶體）中的值是不確定的，需要從主存中讀取；synchronized 則是鎖定當前變數，只有當前執行緒可以訪問該變數，其他執行緒被阻塞住。 - volatile 僅能使用在變數級別；synchronized則可以使用在變數、方法、和類級別的。 - volatile 僅能實現變數的修改可見性，不能保證原子性；而 synchronized 則可以保證變數的**修改可見性和原子性。** - volatile 不會造成執行緒的阻塞；synchronized 可能會造成執行緒的阻塞。 **不過**：現在基本不會用到 volatile，因為硬體層面，從工作記憶體到主存的更新速度已經提升的