volatile

volatile是 Java 中的一个关键字，当一个变量是共享变量，同时被 volatile 修饰当值被更改的时候，其他线程再读取该变量的时候可以保证能获取到修改后的值，通过 JMM 屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异 以及 CPU 多级缓存等导致的数据不一致问题。

需要注意的是，volatile 修饰的变量对所有线程是立即可见的，关键字本身就包含了禁止指令重排的语意，但是在非原子操作的并发读写中是不安全的，比如 i++ 操作一共分三步操作。

相比 synchronized Lock，volatile 更加轻量级，不会发生上下文切换等开销，接着分析下它的适用场景，以及错误使用场景。

volatile 的作用

• 保证可见性：Happens-before 关系中对于 volatile 是这样描述的：对一个 volatile 变量的写操作 happen-before 后面对该变量的读操作。这就代表了如果变量被 volatile 修饰，那么每次修改之后，接下来在读取这个变量的时候一定能读取到该变量最新的值。

• 禁止指令重排：先介绍一下 as-if-serial 语义：不管怎么重排序，（单线程）程序的执行结果不会改变。在满足 as-if-serial 语义的前提下，由于编译器或 CPU 的优化，代码的实际执行顺序可能与我们编写的顺序是不同的，这在单线程的情况下是没问题的，但是一旦引入多线程，这种乱序就可能会导致严重的线程安全问题。用了 volatile 关键字就可以在一定程度上禁止这种重排序。

volatile 正确用法

boolean 标志位

共享变量只有被赋值和读取，没有其他的多个复合操作（比如先读数据再修改的复合运算 i++），我们就可以使用 volatile 代替 synchronized 或者代替原子类，因为赋值操作是原子性操作，而 volatile 同时保证了 可见性，所以是线程安全的。

如下经典场景 volatile boolean flag，一旦 flag 发生变化，所有的线程立即可见。

volatile boolean shutdownRequested;

public void shutdown() {
    shutdownRequested = true;
}

public void doWork() {
    while (!shutdownRequested) {
        // do stuff
    }
}

线程 1 执行 doWork() 的过程中，可能有另外的线程 2 调用了 shutdown，线程 1 里吗读区到修改的值并停止执行。

这种类型的状态标记的一个公共特性是：通常只有一种状态转换，shutdownRequested 标志从false 转换为true，然后程序停止。

volatile 错误用法

volatile 不适合运用于需要保证原子性的场景，比如更新的时候需要依赖原来的值，而最典型的就是 a++ 的场景，我们仅靠 volatile 是不能保证 a++是原子性的。代码如下所示：

public class TestVolatile implements Runnable {
    volatile int a;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable r =  new TestVolatile();
        Thread thread1 = new Thread(r);
        Thread thread2 = new Thread(r);
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();
        System.out.println(((TestVolatile) r).a);
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            a++;
        }
    }
}

最终的结果 a < 2000。