先補充一下概念：Java 內存模型中的可見性、原子性和有序性。

可見性：

可見性是一種復雜的屬性，因為可見性中的錯誤總是會違背我們的直覺。通常，我們無法確保執(zhí)行讀操作的線程能適時地看到其他線程寫入的值，有時甚至是根本不可能的事情。為了確保多個線程之間對內存寫入操作的可見性，必須使用同步機制。

可見性，是指線程之間的可見性，一個線程修改的狀態(tài)對另一個線程是可見的。也就是一個線程修改的結果。另一個線程馬上就能看到。比如：用volatile修飾的變量，就會具有可見性。volatile修飾的變量不允許線程內部緩存和重排序，即直接修改內存。所以對其他線程是可見的。但是這里需要注意一個問題，volatile只能讓被他修飾內容具有可見性，但不能保證它具有原子性。比如 volatile int a = 0；之后有一個操作 a++；這個變量a具有可見性，但是a++ 依然是一個非原子操作，也就是這個操作同樣存在線程安全問題。

在 Java 中 volatile、synchronized 和 final 實現(xiàn)可見性。

原子性：

原子是世界上的最小單位，具有不可分割性。比如 a=0；（a非long和double類型） 這個操作是不可分割的，那么我們說這個操作時原子操作。再比如：a++； 這個操作實際是a = a + 1；是可分割的，所以他不是一個原子操作。非原子操作都會存在線程安全問題，需要我們使用同步技術（sychronized）來讓它變成一個原子操作。一個操作是原子操作，那么我們稱它具有原子性。java的concurrent包下提供了一些原子類，我們可以通過閱讀API來了解這些原子類的用法。比如：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

在 Java 中 synchronized 和在 lock、unlock 中操作保證原子性。

有序性：

Java 語言提供了 volatile 和 synchronized 兩個關鍵字來保證線程之間操作的有序性，volatile 是因為其本身包含“禁止指令重排序”的語義，synchronized 是由“一個變量在同一個時刻只允許一條線程對其進行 lock 操作”這條規(guī)則獲得的，此規(guī)則決定了持有同一個對象鎖的兩個同步塊只能串行執(zhí)行。

下面內容摘錄自《Java Concurrency in Practice》：

下面一段代碼在多線程環(huán)境下，將存在問題。

+ View code /** * @author zhengbinMac */ public class NoVisibility { private static boolean ready; private static int number; private static class ReaderThread extends Thread { @Override public void run() { while(!ready) { Thread.yield(); } System.out.println(number); } } public static void main(String[] args) { new ReaderThread().start(); number = 42; ready = true; } }

NoVisibility可能會持續(xù)循環(huán)下去，因為讀線程可能永遠都看不到ready的值。甚至NoVisibility可能會輸出0，因為讀線程可能看到了寫入ready的值，但卻沒有看到之后寫入number的值，這種現(xiàn)象被稱為“重排序”。只要在某個線程中無法檢測到重排序情況（即使在其他線程中可以明顯地看到該線程中的重排序），那么就無法確保線程中的操作將按照程序中指定的順序來執(zhí)行。當主線程首先寫入number，然后在沒有同步的情況下寫入ready，那么讀線程看到的順序可能與寫入的順序完全相反。

在沒有同步的情況下，編譯器、處理器以及運行時等都可能對操作的執(zhí)行順序進行一些意想不到的調整。在缺乏足夠同步的多線程程序中，要想對內存操作的執(zhí)行春旭進行判斷，無法得到正確的結論。

這個看上去像是一個失敗的設計，但卻能使JVM充分地利用現(xiàn)代多核處理器的強大性能。例如，在缺少同步的情況下，Java內存模型允許編譯器對操作順序進行重排序，并將數(shù)值緩存在寄存器中。此外，它還允許CPU對操作順序進行重排序，并將數(shù)值緩存在處理器特定的緩存中。

Java語言提供了一種稍弱的同步機制，即volatile變量，用來確保將變量的更新操作通知到其他線程。當把變量聲明為volatile類型后，編譯器與運行時都會注意到這個變量是共享的，因此不會將該變量上的操作與其他內存操作一起重排序。volatile變量不會被緩存在寄存器或者對其他處理器不可見的地方，因此在讀取volatile類型的變量時總會返回最新寫入的值。

在訪問volatile變量時不會執(zhí)行加鎖操作，因此也就不會使執(zhí)行線程阻塞，因此volatile變量是一種比sychronized關鍵字更輕量級的同步機制。

當對非 volatile 變量進行讀寫的時候，每個線程先從內存拷貝變量到CPU緩存中。如果計算機有多個CPU，每個線程可能在不同的CPU上被處理，這意味著每個線程可以拷貝到不同的 CPU cache 中。

而聲明變量是 volatile 的，JVM 保證了每次讀變量都從內存中讀，跳過 CPU cache 這一步。

當一個變量定義為 volatile 之后，將具備兩種特性：

1.保證此變量對所有的線程的可見性，這里的“可見性”，如本文開頭所述，當一個線程修改了這個變量的值，volatile 保證了新值能立即同步到主內存，以及每次使用前立即從主內存刷新。但普通變量做不到這點，普通變量的值在線程間傳遞均需要通過主內存（詳見：Java內存模型）來完成。

2.禁止指令重排序優(yōu)化。有volatile修飾的變量，賦值后多執(zhí)行了一個“l(fā)oad addl $0x0, (%esp)”操作，這個操作相當于一個內存屏障（指令重排序時不能把后面的指令重排序到內存屏障之前的位置），只有一個CPU訪問內存時，并不需要內存屏障；（什么是指令重排序：是指CPU采用了允許將多條指令不按程序規(guī)定的順序分開發(fā)送給各相應電路單元處理）。

volatile 性能：

volatile 的讀性能消耗與普通變量幾乎相同，但是寫操作稍慢，因為它需要在本地代碼中插入許多內存屏障指令來保證處理器不發(fā)生亂序執(zhí)行。

以上就是深入了解Java中Volatile關鍵字的詳細內容，更多關于Java中Volatile關鍵字的資料請關注好吧啦網(wǎng)其它相關文章！