深入理解volatile關鍵字
1.volatile與可見性
都知道volatile可以保證可見性，那到底是如何保證的呢？
這便於Happen-before原則有關，該原則的第三條規定：對一個volatile修飾的變量，寫入操作要早於對這個變量的讀取操作。具體步驟如下：
A執行緒將共享變數讀進工作記憶體中，同時B執行緒也會將共享變數讀進工作記憶體中。
在A執行緒對共享變數修改後，會立即刷新到主內存，此時B線程的工作內存中的共享變數就會被設定無效，需要從主內存重新讀取新值。反映到硬體上就是CPU的Cache line 置為無效狀態。
這樣便保證了可見性，簡單而言，就是線程在對volatile修飾的變量修改且刷新到主內存之後，會使得其它線程的工作內存中的共享變量無效，需要從主內存中再此讀取。
2.volatile與有序性
都知道volatile可以保證有序性，那麼到底是如何保證的呢？
volatile保證有序性，比較直接，禁止JVM和處理器對volatile關鍵字修飾的變數進行指令重排序，但對於該變數之前或之後的可以任意排序，只要最終的結果與沒更改前的結果保持一致即可。
底層原理
被volatile修飾的變數在底層會加上一個「lock:」的前綴，「lock」字首的指令相當於記憶體屏障，這正是保證可見性與有序性的關鍵，而這個屏障的作用主要有一下幾點：
指令重排時，屏障前的程式碼不能重排到屏障後，屏障後的也不能重排到屏障前。
執行到記憶體屏障時，確保前面的程式碼都已經執行完畢，且執行結果是對屏障後的程式碼可見的。
強制將工作記憶體中的變數刷新到主記憶體。
其它執行緒的工作記憶體的變數會設定無效，需要重現從主記憶體讀取。
3.volatile與原子性
都知道volatile不能保證原子性，那為何不能保證原子性呢？
程式碼示範：
package com.github.excellent01;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* @auther plg
* @date 2019/5/19 9:37
*/
public class TestVolatile implements Runnable {
private volatile Integer num = 0;
private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
@Override
public void run() {
for(int i = 0; i < 1000; i++){
num++;
}
latch.countDown();
}
public Integer getNum() {
return num;
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
TestVolatile test = new TestVolatile();
for(int i = 0; i < 10; i++){
new Thread(test).start();
}
latch.await();
System.out.println(test.getNum());
}
}啟動10個線程，每個線程對共享變數num，加1000次，當所有的線程執行完畢之後，列印輸出num 的最終結果。
#很少有10000的這便是因為volatile無法保證原子性造成的。
原因分析：
num 的操作由三個步驟組成：
從主記憶體將num讀進工作內存中
在工作記憶體中進行加一
加一完成後，寫回主記憶體。
雖然這三個步驟都是原子操作，但合起來不是原子操作，每一步執行的過程中都有可能被打斷。
假設此時num的值為10，線程A將變數讀進自己的工作內存中，此時發生了CPU切換，B也將num讀進自己的工作內存，此時值也是10 .B線程在自己的工作內存中對num的值進行修改，變成了11，但此時還沒有刷新到主內存，因此A線程還不知道num的值已經發生了改變，之前所說的，修改volatile變數後，其它線程會立即得知，前提也是要先刷新到主記憶體中，這時，其它線程才會將自己工作中的共享變數的值設為無效。因為沒有刷新到主內存，因此A傻傻的不知道，在10的基礎上加一，因此最終雖然兩個線程都進行了加一操作，但最終的結果只加了一次。
這便是為什麼volatile不能保證原子性。
volatile的使用場景
根據volatile的特點，保證有序性，可見性，不能保證原子性，因此volatile可以用於那些不需要原子性，或者說原子性已經得到保障的場合：
代碼演示
volatile boolean shutdownRequested
public void shutdown() {
shutdownRequested = true;
}
public void work() {
while(shutdownRequested) {
//do stuff
}
}只要線程對shutdownRequested進行修改，執行work的線程會立即看到，因此會立即停止下來，如果不加volatile的話，它每次去工作記憶體中讀取資料一直是個true，一直執行，都不知道別人已經讓它停了。
程式碼示範：
package com.github.excellent;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
/**
* 启动线程会被阻塞，flag 从内存读入，会存入寄存器中，下次直接从寄存器取值
* 因此值一直是false
* 即使别的线程已经将值更改了，它也不知道
* 加volatile即可。也可以加锁，只要保证内存可见性即可
* @auther plg
* @date 2019/5/2 22:40
*/
public class Testvolatile {
public static boolean flag = false;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread thread1 = new Thread(()->{
for(;;) {
System.out.println(flag);
}
});
Thread thread2 = new Thread(()->{
for(;;){
flag = true;
}
});
thread1.start();
Thread.sleep(1000);
thread2.start();
}
}執行結果：
就是這麼笨，別人修改了自己不知道，還輸出false。加一個volatile就ok了。
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