場景引入，問題初現(xiàn)

很多同學出去面試，都會被問到一個常見的問題：說說你對volatile的理解？

不少初出茅廬的同學可能會有點措手不及，因為可能就是之前沒關注過這個。但是網(wǎng)上百度一下呢，不少文章寫的很好，但是理論扎的太深，文字太多，圖太少，讓人有點難以理解。

基于上述痛點，這篇文章嘗試站在年輕同學的角度，用最簡單的大白話，加上多張圖給大家說一下，volatile到底是什么？

當然本文不會把理論扎的太深，因為一下子扎深了文字太多，很多同學還是會不好理解。

本文僅僅是定位在用大白話的語言將volatile這個東西解釋清楚，而涉及到特別底層的一些原理和技術問題，以后有機會開文再寫。

首先，給大家上一張圖，咱們來一起看看：

如上圖，這張圖說的是java內(nèi)存模型中，每個線程有自己的工作內(nèi)存，同時還有一個共享的主內(nèi)存。

舉個例子，比如說有兩個線程，他們的代碼里都需要讀取data這個變量的值，那么他們都會從主內(nèi)存里加載data變量的值到自己的工作內(nèi)存，然后才可以使用那個值。

好了，現(xiàn)在大家從圖里看到，每個線程都把data這個變量的副本加載到了自己的工作內(nèi)存里了，所以每個線程都可以讀到data = 0這個值。

這樣，在線程代碼運行的過程中，對data的值都可以直接從工作內(nèi)存里加載了，不需要再從主內(nèi)存里加載了。

那問題來了，為啥一定要讓每個線程用一個工作內(nèi)存來存放變量的副本以供讀取呢？我直接讓線程每次都從主內(nèi)存加載變量的值不行嗎？

很簡單！因為線程運行的代碼對應的是一些指令，是由CPU執(zhí)行的！但是CPU每次執(zhí)行指令運算的時候，也就是執(zhí)行我們寫的那一大坨代碼的時候，要是每次需要一個變量的值，都從主內(nèi)存加載，性能會比較差！

所以說后來想了一個辦法，就是線程有工作內(nèi)存的概念，類似于一個高速的本地緩存。

這樣一來，線程的代碼在執(zhí)行過程中，就可以直接從自己本地緩存里加載變量副本，不需要從主內(nèi)存加載變量值，性能可以提升很多！

但是大家思考一下，這樣會有什么問題？

我們來設想一下，假如說線程1修改了data變量的值為1，然后將這個修改寫入自己的本地工作內(nèi)存。那么此時，線程1的工作內(nèi)存里的data值為1。

然而，主內(nèi)存里的data值還是為0！線程2的工作內(nèi)存里的data值還是0啊？！

這可尷尬了，那接下來，在線程1的代碼運行過程中，他可以直接讀到data最新的值是1，但是線程2的代碼運行過程中讀到的data的值還是0！

這就導致，線程1和線程2其實都是在操作一個變量data，但是線程1修改了data變量的值之后，線程2是看不到的，一直都是看到自己本地工作內(nèi)存中的一個舊的副本的值！

這就是所謂的java并發(fā)編程中的可見性問題：

多個線程并發(fā)讀寫一個共享變量的時候，有可能某個線程修改了變量的值，但是其他線程看不到！也就是對其他線程不可見！

volatile的作用及背后的原理

那如果要解決這個問題怎么辦呢？這時就輪到volatile閃亮登場了！你只要給data這個變量在定義的時候加一個volatile，就直接可以完美的解決這個可見性的問題。

比如下面的這樣的代碼，在加了volatile之后，會有啥作用呢？

完整的作用就不給大家解釋了，因為我們定位就是大白話，要是把底層涉及的各種內(nèi)存屏障、指令重排等概念在這里帶出來，不少同學又要蒙圈了！

我們這里，就說說他最關鍵的幾個作用是啥？

第一，一旦data變量定義的時候前面加了volatile來修飾的話，那么線程1只要修改data變量的值，就會在修改完自己本地工作內(nèi)存的data變量值之后，強制將這個data變量最新的值刷回主內(nèi)存，必須讓主內(nèi)存里的data變量值立馬變成最新的值！

整個過程，如下圖所示：

第二，如果此時別的線程的工作內(nèi)存中有這個data變量的本地緩存，也就是一個變量副本的話，那么會強制讓其他線程的工作內(nèi)存中的data變量緩存直接失效過期，不允許再次讀取和使用了！

整個過程，如下圖所示：

第三，如果線程2在代碼運行過程中再次需要讀取data變量的值，此時嘗試從本地工作內(nèi)存中讀取，就會發(fā)現(xiàn)這個data = 0已經(jīng)過期了！

此時，他就必須重新從主內(nèi)存中加載data變量最新的值！那么不就可以讀取到data = 1這個最新的值了！整個過程，參見下圖：

bingo！好了，volatile完美解決了java并發(fā)中可見性的問題！

對一個變量加了volatile關鍵字修飾之后，只要一個線程修改了這個變量的值，立馬強制刷回主內(nèi)存。

接著強制過期其他線程的本地工作內(nèi)存中的緩存，最后其他線程讀取變量值的時候，強制重新從主內(nèi)存來加載最新的值！

這樣就保證，任何一個線程修改了變量值，其他線程立馬就可以看見了！這就是所謂的volatile保證了可見性的工作原理！

總結(jié) & 提醒

最后給大家提一嘴，volatile主要作用是保證可見性以及有序性。

有序性涉及到較為復雜的指令重排、內(nèi)存屏障等概念，本文沒提及，但是volatile是不能保證原子性的！

也就是說，volatile主要解決的是一個線程修改變量值之后，其他線程立馬可以讀到最新的值，是解決這個問題的，也就是可見性！

但是如果是多個線程同時修改一個變量的值，那還是可能出現(xiàn)多線程并發(fā)的安全問題，導致數(shù)據(jù)值修改錯亂，volatile是不負責解決這個問題的，也就是不負責解決原子性問題！?