一、volatile是什么

volatile是Java并發編程中重要的一個關鍵字，被比喻為“輕量級的synchronized”，與synchronized不同的是，volatile只能修飾變量，無法修飾方法及代碼塊等。下面是使用volatile關鍵字實現的單例模式：

public class Singleton implements Serializable { private static volatile Singleton singleton; private Singleton() {} public static Singleton getSingleton() { if (singleton==null) { // 1 synchronized (Singleton.class) { // 2if (singleton==null) { // 3 singleton = new Singleton();// 4} } } return singleton; } private Object readResolve() { //防止序列化破壞單例模式 return singleton; }}

1.單例為什么使用volatile關鍵字？

首先要理解new Singleton()做了什么。1.看class對象是否加載，如果沒有就進行類的加載、解析和初始化；2.虛擬機分配內存空間，初始化實例，3.調用構造函數，4.返回地址給引用。而cpu為了優化程序，可能會進行指令重排序，導致實例內存還沒分配，就被使用了。

假設有兩個線程A和B，線程A執行到new Singleton()，開始初始化實例對象，由于存在指令重排序，這次new操作，先把引用賦值了，還沒有執行構造函數（沒有真正執行完）。這時時間片結束了，切換到線程B執行，線程B調用new Singleton()方法，發現引用不等于null，就直接返回引用地址了，然后線程B執行了一些操作，就可能導致線程B使用了還沒被初始化的變量。

2.單例模式中步驟1、2、3、4存在的意義何在？

首先，步驟2、3是保證單例。假設線程A和B都執行到了步驟2，線程A拿到了鎖，執行步驟3，如果此時沒有創建實例，線程A會執行new創建實例，然后線程A釋放鎖，線程B拿到鎖，首先執行步驟3，發現已經創建了實例，直接返回。加鎖是比較消耗資源的，步驟1就是為了減少資源的消耗。

二、volatile的特性

1.禁止指令重排序

指令重排序是JVM為了優化指令、提高程序運行效率，在不影響單線程程序執行結果的前提下，盡可能地提高并行度。指令重排序包括編譯器重排序和運行時重排序。

volatile關鍵字提供內存屏障的方式來防止指令被重排，編譯器在生成字節碼文件時，會在指令序列中插入內存屏障來禁止特定類型的處理器重排序。

JVM內存屏障插入策略：

每個volatile寫操作的前面插入一個StoreStore屏障，Store1;StoreStore;Store2，在Store2及后續的寫入操作執行前，保證Store1的寫入操作對其他處理器可見，保證了有序性和可見性； 在每個volatile寫操作的后面插入一個StoreLoad屏障，Store1;StoreLoad;Load2，在Load2及后續的讀取操作執行前，保證Store1的寫入操作對其他處理器可見，它的開銷是最大的，兼具其他三種的作用，保證了有序性和可見性； 在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadLoad屏障，Load1;LoadLoad;Load2，在Load2及后續的讀取操作執行前，保證Load1讀取的數據已經讀取完畢； 在每個volatile讀操作的后面插入一個LoadStore屏障，Load1;LoadStore;Store2，在Store2及后續的寫入操作執行前，保證Load1讀取的數據已經讀取完畢。

2.保證內存可見性

可見性是指對volatile變量的讀總能獲取其他任意線程對volatile變量的最后的寫。可見性的實現基于volatile讀寫的內存語義：

volatile寫的內存語義：當寫入一個volatile變量時，JVM將線程工作內存中的變量值刷新到主內存中； volatile讀的內存語義：當讀取一個volatile變量時，JVM首先將改工作內存中的變量設置為無效，重新從主內存中獲取最新的有效值。

三、使用場景

（1）volatile是輕量級同步機制。與synchronized的區別是volatile只能保證有序性和可見性，不能保證原子性。（2）volatile不能修飾寫入操作依賴當前值的變量。聲明為volatile的簡單變量如果當前值與該變量以前的值相關，那么volatile關鍵字不起作用，也就是說如下的表達式都不是原子操作：“count++”、“count = count+1”。（3）當要訪問的變量已在synchronized代碼塊中，或為常量時，沒必要使用volatile；（4）volatile保證了有序性，屏蔽掉了JVM中必要的代碼優化，所以在效率上比較低，因此一定在必要時才使用此關鍵字。（5）在以下兩個場景中可以使用volatile來代替synchronized：

運算結果不依賴變量的當前值，或者能夠確保只有單一的線程會修改變量的值。 變量不需要與其他狀態變量共同參與不變約束。

以上就是淺析Java并發編程——volatile關鍵字的詳細內容，更多關于Java并發編程——volatile關鍵字的資料請關注好吧啦網其它相關文章！