java中volatile修饰符语义

当一个变量定义为volatile之后，它将具备两种特性。
第一是保证此变量对所有线程的可见性。这里的“可见性”是指当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程来说是可以立即得知的。而普通变量不能做到


这一点，普通变量的值再线程间传递均需要通过主内存来完成，例如，线程A修改了一个普通变量的值，然后向主内存进行回写，另外一条线程B在线程A回写完成


了之后再从主内存进行读写操作，新变量的值才会对线程B可见。
关于volatile变量的可见性，经常会被开发人员误解，认为以下描述成立：“volatile变量对所有线程是立即可见的，对volatile变量所有的写操作都能


立刻反应到其他线程之中，换句话说，volatile变量再各个线程中是一致的，所以基于volatile变量的运算在并发下是安全的”。这句话的理论部分并没有错，但


是其论据不能得出“基于volatile变量的运算在是安全的”这个结论。volatile变量再各个线程的工作内存中不存在一致性问题，但是Java里面的运算并非原子操


作，导致volatile变量的运算再并发下一样是不安全的，我们可以通过一段简单的演示来说明原因，

public class VolatileTest {public static volatile int race = 0;public static void increase(){race ++;}private static final int THREADS_COUNT = 20;public static void main(String[] args) {Thread[] threads = new Thread[THREADS_COUNT];for(int i=0;i<THREADS_COUNT;i++){threads[i] = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for(int i=0;i<10000;i++){increase();}}});threads[i].start();}System.out.println(Thread.currentThread().getName());while(Thread.activeCount() > 1){//activeCount()返回当前线程的线程组中活动线程的数目Thread.yield();//线程让步。它可以让当前正在执行的线程暂停，但它不会阻塞该线程，它只是将该线程转入就绪状态}System.out.println(race);}}

这段代码发起了20个线程，每个线程对race变量进行10000次自增操作，如果这段代码能够正确并发执行的话，最后输出的结果应该是200000.但运行完这段代码之


后，并不会获得期望的结果，而且每次运行的结果都不一样，都是小于200000的数字。
由于volatile变量只能保证可见性，再不符合以下两条规则的运算场景中，我们仍然要通过枷锁（使用synchronized或java.util.concurrent中的原子类


）来保证原子性。
1、运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。
2、变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束。
二、使用volatile变量的第二个语义是禁止指令重排序花，普通的变量仅仅会保证在该方法的执行过程中所有依赖赋值结果的地方都能获取到正确的结果，而不能


保证变量赋值操作的顺序与程序代码中的执行顺序一致。因为在一个线程的方法执行过程中无法感知到这点，这也就是Java内存模型中描述的所谓的“线程内变现


为串行的语义（Within-Thread As-If-Serial Semantics）”。
下面通过一段伪代码来描述：

Map configOptions;char[] configText;//此变量必须定义为volatilevolatile boolean initialized = false;//假设一下代码在线程A中执行//模拟读取配置信息，当读取完成后将initialized设置为true以通知其他线程配置可用configOptions = new HashMap();configText = readConfigFile(fileName);processConfigOptions(configText,configOptions);initialized = true;//假设一下代码在线程B中执行//等待initialized为true，代表线程A已经把配置信息初始化完成while(!initialized){sleep();}//使用线程A中初始化好的配置信息doSomethingWithConfig();

上面的伪代码描述的场景十分常见，只是我们在处理配置文件时一般不会出现并发而已。如果定义initialized变量时没有使用volatile修饰，就可能会由于指令重排序的优化，导致位于线程A中的最后一句的代码“initialized=true”被提前执行，这样在线程B中使用配置信息的代码就可能出现错误，而volatile关键字则可以避免此类情况的发生。