java内存模型与线程-volatile变量的特殊规则

一、规则总结

轻量级的同步机制，变量V为volatile类型。

(1) 在工作内存中，每次使用V前都要先从主内存刷新最新的值，用于保证能看见其它线程对变量V所做的修改后的值。

(2) 在工作内存中，每次修改V后都立刻同步到主内存中，用于保证其它线程看到自己对变量V所做的修改。

(3) 对volatile变量的修改不会被指令重日东月西 ，保证代码的执行顺序与程序的顺序相同。

volatile变量的读性能与普通变量区别不大，但是写操作性能 差一些，然而大多数情况下比加锁要好。

二、两个特点 

当一个变量定义成volatile后，它具备两个特点：

• 保证此变量对所有线程的可见性

也就是当一个线程修改了这个变量的值，新值对于其它线程来说是可以立马得得知的。而普通变量在值在线程间传递要通过主内存来完成，如，一个线程A修改了一个普通变量，然后向主内存写回，另外一个线程B在线程A回写了后，再从主内存中读取到新的值，新的变量才对线程B可见。

我们可以说volatile变量在各个线程的工作内存中不存在一致性的问题（在各个线程的工作内存中，volatile变量也可以存在不一致的情况，但是由于每次使用前面都进行了刷新，所以看不到一不致的情况，所以我们可以认为不存在一致性问题），但是Java里面的运算并不具备原子性，导致volatile变量的运算在并发情况下也不安全。

例如 

package com.company;

/**
 * Created by lsj on 2015/9/7.
 */
public class VolatileTest {
    public static volatile int race =0;

    public static void increase(){
        race++ ;
    }

    private static final int COUNT =20;

    public static void main(String [] args){
        System.out.println("begin");
        Thread [] threads = new Thread[COUNT] ;
        for (int i=0;i<COUNT;i++){
            threads[i]= new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    for(int i=0;i<100;i++){
                        increase();
                    }
                }
            }) ;
            threads[i].start();
        }
        //Thread中yield()是让当前线程暂停,转入就绪状态,
        //让系统的线程调度器重新调度一次,这里已经排队了main线程。
        while (Thread.activeCount()>1){
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(race);

    }
}　　

输出 的结果 不一定正确 。

问题出在race++中，我们可以得到这一句的字节码：

public static void increase();
　　Code :
　　Stack =2,Locals=0, Args_size =0
　　　0:  getstatic    #13;  //Field race:I
　　　3:  iconst_1
     4:  iadd 
　　  5:  putstatic    #13 ;  //Field race:I
     8:  return 

失败的原因：当getstatic将race取到操作栈的时候，volatile 保证了race的值在此时是正确的，但是在执行iconst_1, iadd时，其它的线程可能已经修改了race，而在操作数栈中的值就变成了过期的数据 ，所以putstatic指令就可能只是将不正确的race写入到了内存中。实际上这里的字节码也不一定是原子性的，但是已经可以说明问题了。

由于volatile只能保证可见性，运算场景一定要符合下面的条件才能使用volatile:

(1) 运算结果并不依赖于变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值 。

(2) 变量不需要与其它状态 变量共同参与 不变约束。

其它情况的运算场景下我们要加锁处理。

• 禁止指令重排序优化