Java中volatile的介绍-开发者社区

一、volatile的特性

当声明共享变量为volatile后，对这个变量的读/写将会很特别。理解volatile特性的一个好方法是把对volatile变量的单个读/写（不是类似val++的复合操作），看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步。下面通过具体的示例来说明。

class VolatileFeaturesExample { volatile long vl = 0L; // 使用volatile定义一个64位的long型的共享变量v1 public void set(long l) { vl = l; // 单个volatile变量的写 } public void getAndIncrement() { vl++; // 复合（多个）volatile变量的读/写，存在竞态条件，线程不安全，需要加锁 } public long get() { return vl; // 单个volatile变量的读 } }

假设有多个线程分别调用上面程序的3个方法，这个程序在语义上和下面程序等价。

class VolatileFeaturesExample1 { long vl = 0L; // 定义一个64位的long型普通变量 public synchronized void set(long l) {// 对单个的普通变量的写用同一个锁同步，锁对象为this vl = l; } public void getAndIncrement() { // 普通方法调用 long temp = get(); // 调用已同步的读方法 temp += 1L; // 普通写操作，存在竞态条件，线程不安全，需要加锁 set(temp); // 调用已同步的写方法 } public synchronized long get() { // 对单个的普通变量的读用同一个锁同步，锁对象为this return vl; } }

如上面示例程序所示，一个volatile变量的单个读/写操作，与一个普通变量的读/写操作都是使用同一个锁来同步，它们之间的执行效果相同。

注意：上面的getAndIncrement()方法是非线程安全的，因为其中存在竞态条件(value++实际上包含三个独立的操作：1 读取value；2 将 value加1;3 将计算结果写入value)。

锁的happens-before规则保证释放锁和获取锁的两个线程之间的内存可见性，这意味着对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。锁的语义决定了临界区代码的执行具有原子性。这意味着，即使是64位的long型和double型变量，只要它是volatile变量，对该变量的读/写就具有原子性（单个volatile变量）。如果是多个volatile操作或类似于volatile++这种复合操作整体上不具有原子性。

volatile变量自身具有下列特性

可见性：对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。

原子性：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。

二、volatile写-读建立的happens-before关系

从内存语义的角度来说，volatile的写-读与锁的释放-获取有相同的内存效果：volatile写和锁的释放有相同的内存语义；volatile读与锁的获取有相同的内存语义。请看下面使用volatile变量的示例代码。

class VolatileExample { int a = 0; volatile boolean flag = false; public void writer() { a = 1; // 1 flag = true; // 2 } public void reader() { if (flag) { // 3 int i = a; // 4 System.out.println("i=" + i); } } }

假设线程A执行writer()方法之后，线程B执行reader()方法。根据happens-before规则，这个过程建立的happens-before关系可以分为3类：

1）根据程序次序规则 1 happens-before 2；3 happens-before 4。

2）根据volatile规则 2 happens-before 3。

3）根据happens-before的传递性规则 1 happens-before 4。