Volatile关键字

在多线程并发编程中synchronized和Volatile都扮演着重要的角色，Volatile是轻量级的synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。它在某些情况下比synchronized的开销更小，本文将深入分析在硬件层面上Inter处理器是如何实现Volatile的，通过深入分析能帮助我们正确的使用Volatile变量。

如果一个字段被声明成volatile，java线程内存模型确保所有线程看到这个变量的值是一致的。

对Volatile变量的写操作会导致：

• 将当前处理器缓存行的数据会写回到系统内存。
• 这个写回内存的操作会引起在其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效。

处理器为了提高处理速度，不直接和内存进行通讯，而是先将系统内存的数据读到内部缓存（L1,L2或其他）后再进行操作，但操作完之后不知道何时会写到内存，如果对声明了Volatile变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是就算写回到内存，如果其他处理器缓存的值还是旧的，再执行计算操作就会有问题，所以在多处理器下，为了保证各个处理器的缓存是一致的，就会实现缓存一致性协议，每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了，当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，当处理器要对这个数据进行修改操作的时候，会强制重新从系统内存里把数据读到处理器缓存里。

需要注意的是volatile 关键字只保证单个读写操作的原子性，类似于volatile++这种的复合操作时不具备原子性的。而锁的互斥性可以确保整个临界区的代码执行具有原子性

最简单的例子为利用volatile++无法实现共享的递增计数器。

vilatile关键字的一个经典应用场景为：双重检查锁的单例模式：

对应代码如下：

    private volatile static Singleton instance = null;
    //private static Singleton instance = new Singleton();//懒汉式

    //双重检查锁
    public static Singleton getInstance() {
        //先检查实例是否存在，如果不存在才进入下面的同步块
        if (instance == null) {
            //同步块，线程安全的创建实例
            synchronized (Singleton.class) {
                //再次检查实例是否存在，如果不存在才真正的创建实例
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        return instance;
    }