(java)正确使用volatile变量（managing volatility）

1.简介

Java 语言包含两种内在的同步机制：同步块（或方法）和Volatile变量。这两种机制的提出都是为了实现代码线程的安全性。其中Volatile变量的同步性较差（但有时它更简单并且开销更低），而且其使用也更容易出错。－－《Java理论与实践》

Java语言中的Volatile变量可以被看作是一种“程度较轻的synchronized”;与synchronized块相比,volatile变量所需的编码较少，并且运行时开销也较少，但是它所能实现的功能也仅是synchronized的一部分。本文介绍了集中有效使用volatile变量的模式，并强调了几种不适合使用volatile变量的情形。

2.实质

锁提供了两种主要特性：互斥和可见性。互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。可见性要更加复杂一些，它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的－－如果没有同步机制提供的这种可见性保证，线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值，这将引发许多严重问题。

Volatile变量具有Synchronized的可见性特性，但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现Volatile变量的最新值。Volatile变量可用于提供线程安全，但是只能应用于非常有限的一组用例：多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后之间没有约束。因此，单独使用Volatile变量还不足以实现计数器、互斥锁或任何具有与多个变量相关的不变式的类（例如“start <= end”）。

3.优势

出于简易性或可伸缩性的考虑，您可能倾向于使用Volatile变量而不是锁。当使用Volatile变量而非锁时，某些习惯用法更加易于编码和阅读。此外，Volatile变量不会像锁那样草成线程阻赛，因此也很少造成可伸缩性问题。在某些情况下，如果读操作远远大于写操作，Volatile变量还可以提供优于锁的性能优势。

4.正确使用volatile变量的条件

您只能在有限的一些情形下使用volatile变量替代锁。要使volatile变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：

1）对变量的写操作不依赖于当前值

2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

实际上，这些条件表明，可以被写入volatile变量的这些有效值独立于任何程序的状态，包括变量的当前状态。

5.原因－－jvm运行时刻内存分配

在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈，每一个线程运行时都有一个线程栈，线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存变量的具体值load到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，在修改完之后的某一个时（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图描述这写交互

read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码，改变共享变量值 
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性，也就是在read load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量，jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

文章参考网址：

http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html

http://www.ibm.com/developerworks/java/library/j-jtp06197/index.html

http://www.cnblogs.com/aigongsi/archive/2012/04/01/2429166.html