volatile 关键字的语义和用法

首先我们来看volatile自身的语义：

1，读volatile变量总是可以读到任何线程最近一次对该变量的写入。这意味着java编译器不会优化volatile变量的读写，每次对volatile变量的写入都会写入主内存，每次读取volatile变量也都会从主内存中读取而不会把该变量暂存在工作内存（寄存器）中。这就可以保证如下代码可以工作：

private volatile boolean flag = false;//线程1一直执行如下循环等待flag变为true:while (flag == false) { doSomething();}//线程2在某个时刻执行执行：flag = true;

也就是说线程2在某时刻设置flag的值为true后，线程1可以立即感知到。如果flag变量没有volatile修饰，则线程1在线程2设置flag为true后不一定能够感知到，这样可能导致线程1永远跳不出那个循环。

2，对volatile变量的单个读或单个写操作都是原子操作。假如有如下代码在两个线程中同时执行：

private volatile long count;//线程1count = 0x1234567890abcdef;//线程2count = 0x1111111122222222;

由于这两个线程中执行的都是单个写操作，本条语义保证了其原子性，所以count最后的值只可能是0x1234567890abcdef或0x1111111122222222这两者之一，不可能出现诸如0x1234567822222222这样的非法值（如果count变量没有volatile修饰的话，则可能出现这种非法值）。同理，如果不保证读操作是原子性的，则读的时候可能读到非法值，即刚好读了4个字节，然后中间插入了对该变量的写入，然后再读剩下的4个字节。

重要：这条语义只是说明单个读单个写是原子的，并不保证又读又写这种复合操作是原子的。比如 它并不会保证couter++是原子的，因为counter++需要2次访问内存，即首先从内存中读取该值，然后加1，然后把结果写入内存。所以即使是存在volatile修饰的counter变量我们也不能在多个线程中没有同步手段的保护下并发执行counter++。

下面来看volatile变量对其它变量可见性的影响：

3，其它线程在观察到线程A对volatile变量v的修改之时（后），也一定能够观察到线程A对源代码中位于变量v之前的其它变量的修改。文字表达可能有点抽象，看下面的代码：

int a, b;volatile int c;//线程1执行：a = 1;b = 2;c = 3;//线程2执行if (c == 3) { //使用a和b}

这段代码可以保证线程2的if条件为真时，也就是当c等于3时，a一定等于1， b一定等2。如果c不是volatile变量，则上述结论是不一定成立的。

从编程的角度来说，理解上面这几条语义之后就可以写出正确使用volatile变量的代码了。

我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员第一个问题。

搞嵌入式的小伙伴们经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求用到volatile变量。不懂得volatile的内容将会带来灾难。

一.volatile的两个用途：

1.告诉compiler不能做任何优化

比如要往某一地址送两指令：

int *ip =...; //设备地址

*ip = 1; //第一个指令

*ip = 2; //第二个指令

以上程序compiler可能做优化而成：

int *ip = ...;

*ip = 2;

结果第一个指令丢失。如果用volatile, compiler就不允许做任何的优化，从而保证程序的原意：

volatile int *ip = ...;

*ip = 1;

*ip = 2;

即使你要compiler做优化，它也不会把两次付值语句间化为一。它只能做其它的优化。这对device driver程序员很有用。

2.表示用volatile定义的变量会在程序外被改变,每次都必须从内存中读取，而不能把他放在cache或寄存器中重复使用。

如 volatile char a;

a=0;

while(!a){

//do some things;

}

doother();

如果没有 volatile doother()不会被执行

二.面试时被问道的几个问题：

1)一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

2); 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

3); 下面的函数有什么错误：

int square(volatile int *ptr)

{

return *ptr * *ptr;

}

下面是答案：

1)是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。

2); 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中服务子程序修该一个指向一个buffer的指针时。

3) 这段代码有点变态。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

int square(volatile int *ptr)

{

int a,b;

a = *ptr;

b = *ptr;

return a * b;

}

由于*ptr的值可能被意想不到地该变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

long square(volatile int *ptr)

{

int a;

a = *ptr;

return a * a;

}

我希望本文可以帮助你提升技术水平。那些，感觉学的好难，甚至会令你沮丧的人，别担心，我认为，如果你愿意试一试本文介绍的几点，会向前迈进，克服这种感觉。这些要点也许对你不适用，但你会明确一个重要的道理：接受自己觉得受困这个事实是摆脱这个困境的第一步。

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