Hello，今天了不起帶大家了解一下這個熟悉又陌生的關(guān)鍵字：volatile。

在Java多線程編程中，保證線程安全性是至關(guān)重要的。而volatile關(guān)鍵字是實現(xiàn)線程安全性的一種關(guān)鍵機制。

為什么熟悉又陌生呢？Java開發(fā)者幾乎全都用到過這個關(guān)鍵字，但是又不記得什么時候用了它。

1. volatile關(guān)鍵字的原理

volatile關(guān)鍵字主要用于保證變量在多線程環(huán)境下的可見性和禁止指令重排序。

當(dāng)一個變量被volatile修飾時，線程在讀取這個變量的值時將直接從主內(nèi)存中讀取，而不是從線程的本地緩存中讀取。

同樣地，當(dāng)一個線程修改了volatile變量的值時，這個變化將立即寫回到主內(nèi)存中，而不是僅僅保存在線程的本地緩存中。

2. volatile關(guān)鍵字的作用

• 保證可見性：在多線程環(huán)境下，如果一個線程修改了volatile變量的值，那么其他線程將立即看到這個變化。這樣可以避免線程間的數(shù)據(jù)不一致性問題。
• 禁止指令重排序：volatile關(guān)鍵字還可以防止編譯器和處理器對代碼的優(yōu)化，確保指令按照程序的順序執(zhí)行，避免出現(xiàn)意料之外的行為。

3. volatile關(guān)鍵字的正確使用方法

• 適用場景：volatile適用于那些被多個線程訪問但并不涉及復(fù)合操作（例如遞增操作）的變量。典型的使用場景包括狀態(tài)標(biāo)志、控制變量等。
• 不適用場景：不要將volatile用于需要原子性操作的場景，因為volatile并不能保證原子性。對于需要原子性操作的場景，應(yīng)該使用鎖或者Atomic原子類。

4. 示例代碼

public class VolatileExample {
    private volatile boolean flag = false;

    public void startTask() {
        // 啟動一個線程來修改flag的值
        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000); // 模擬耗時操作
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            flag = true;
            System.out.println("Flag has been set to true.");
        }).start();
    }

    public void monitorTask() {
        // 啟動一個線程來檢查flag的值
        new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                // 循環(huán)等待，直到flag變?yōu)閠rue
            }
            System.out.println("Flag is now true. Task can proceed.");
        }).start();
    }

    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();
        example.startTask();
        example.monitorTask();
    }
}

在這個示例中，我們有兩個線程，一個線程調(diào)用startTask()方法來修改flag的值為true，另一個線程調(diào)用monitorTask()方法來檢查flag的值是否為true。在flag沒有被volatile修飾的情況下，可能會出現(xiàn)monitorTask()方法陷入死循環(huán)的情況，因為它無法及時獲取到flag的最新值。但是，由于flag被volatile修飾，線程可以立即看到flag的變化，因此可以正確地退出循環(huán)，從而避免了可能出現(xiàn)的問題。

實際應(yīng)用

事實上，這個簡單的示例代碼，在實際使用中，幾乎是用不到它這種寫法；那到底是怎么使用的這個volatile呢？

其實在Java中，java.util.concurrent.atomic包提供了一組原子類，比如AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean等，它們提供了一種無鎖的線程安全機制，以確保對變量的操作是原子性的。

當(dāng)談到Atomic原子類的實現(xiàn)原理時，CAS（Compare and Swap）操作是其中的關(guān)鍵。CAS是一種樂觀鎖技術(shù)，它涉及比較內(nèi)存中的值和預(yù)期值，如果相等，則使用新值替換內(nèi)存中的值。在Java中，CAS是通過Unsafe類實現(xiàn)的，它是一種硬件級別的原子性操作。

但是，CAS操作本身無法解決線程可見性的問題，這就是volatile關(guān)鍵字的作用。volatile關(guān)鍵字可以確保變量的寫操作立即可見于其他線程，從而解決了線程之間的可見性問題。因此，Atomic原子類是結(jié)合了CAS和volatile關(guān)鍵字來實現(xiàn)線程安全。

因此，結(jié)合了CAS和volatile關(guān)鍵字，Atomic原子類能夠在無鎖的情況下實現(xiàn)線程安全，提供了一種高效的并發(fā)編程解決方案。CAS保證了原子性，volatile保證了可見性，兩者結(jié)合起來提供了一個強大的多線程環(huán)境下的并發(fā)控制機制。

小結(jié)

日常開發(fā)中，我們一般情況下都是直接使用的Atomic原子類來保證線程安全的情況，并不會去直接使用volatile關(guān)鍵字，乍一看這個volatile還真是熟悉又陌生呢！