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多线程透析–volatile作用和原理|线程三大特性

想必大家都听说过volatile这个修饰词，可能在你对他的理解仅停留在保证数据准确性的层面。

今天详细说下volatile的一个功能和原理。

说道volatile 千万不要和synchronize作用混淆了，都知道synchronize锁，主要是为了保证程序的执行的原子性，保证线程安全。

多线程三大特性：原子性、有序性、可见性。而volatile 就可以保障有序性和可见性，但是记住，它是不能保证原子性的。

那么就先说说什么是原子性，什么是有序性，什么是可见性？

• 1.原子性：一个操作或者多个操作，要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断，要么就都不执行。（简单说a,b两个指令程序，要么a,b都能执行结束，要么都不执行）
• 2.有序性：就是程序的执行顺序，防止指令的重排序。（一会详细说，不要急，这里很多人不理解）
• 3.可见性：线程执行对资源的变动，能立刻让其他线程知道。（一会细说）

那么就来详细说下这三大特性：

1.原子性（volalite不能保证）

这里就不演示了，不细说了，知道线程锁的基本上都知道这玩意，重点说说下面两个特性。

2.有序性

有序性？ 保证程序的执行顺序？ 我们写代码的时候不就是按照上下写的吗？

其实这里需要嵌入一个知识： 对象的创建过程

对象的创建过程：

比如我们写了一行代码： ** class {int m = 8;} T t = new T();** 都知道程序在运行的java编译器会将代码编译成汇编码。而我们上述写的一行代码，被编译之后却是很多行 ：

介绍下：

new的时候，申请一个内存空间，默认成员变量是0， 同时在栈中产生一个 t 的对象。 然后：调用类的构造方法，这个时候才将复制8复制给你的m，此时你的内存空间才有了完整的对象空间数据。

最后：将栈中的t 指向你内存对象，最终返回，才完成一个对象的new。

过程： 知道上面的知识之后， 现在知道你的一行代码并不是一行代码了吧。那么话说回来，为什么编译的时候好好端端的要给指令重排序的呢，难道先完成引用，再给m复制？

确实可能是这样的，那就来说说为什么要给指令重排序呢？

其实很好理解，正规的说就是在不破坏和改变最终执行结果的情况下，保证程序效率对上下毫无关联的指令进行编译和运行时重排序，并行执行，最终达到提高程序效率。

是不是这就明白了

代码演示： 典型的案例就是DCL(Double Check Lock),单例模型中双重锁。(暂时不演示，后面补上)

3.可见性

就是字面上意思，可以看得见。这个针对于多线程来说的。

现在再说说线程是怎么调用的程序（知识点），可以结合着这个来看下

现在还是简单说下：

一个线程需要执行的程序的时候，会向内存申请空间，然后形成自己的一个工作区，主要有什么指令+数据啥的。 那么多个线程执行的时候，每个线程都会有自己的一个工作区，而操作的数据是自己工作区的工作区内存，而并不能知道其他线程的数据。 现在有个共享资源需要多个线程进行同步的修改。上图： 这个时候线程需要现从主内存拿出数据count，修改完之后再写入主内存中，线程2去拿count在写入，这样的一个过程。 但是这样的一个过程存在一个问题，如果线程1写回主内存后，线程2没有及时拿到最新的数据，这样就会产生数据不一致，也就是不可见性问题。

那么为什么会出现没有读取到最新数据的情况呢？

这就要了解一个知识点CPU缓存和缓存一致性问题（另出博客讲解），简单说下，cpu读取主内存数据时，考虑到效率问题，因为cpu的处理速度是内存的很多倍，所以未了提高效率，cpu会数据存到缓存中，防止下次继续访问，就可以直接用。如果缓存没有更新就回产生缓存一致性问题。

那么volatile修饰之后，就会告诉其他cpu，现在缓存中的数据是无效的，要想获取数据直接去内存拿。

代码演示:

上代码：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        // 线程 1        new Thread( new Runnable() {            @Override            public void run() {                // 如果flag为false的时候就结束，否则就一直运行着                while (flag){                    System.out.println( "我是线程1，我在执行中" );                }            }        } ).start();        // 线程 2        new Thread( new Runnable() {            @Override            public void run() {                // 将flag改成false,加一个synchronize保证输出和复制是原子操作                synchronized (this){                    System.out.println( "我是线程2 我修改成功啦");                    flag = false;                }            }        } ).start();    }

可以看到，线程2是用来结束线程1的，但是发现结束之后，线程1还是执行一条，这就是当时线程不可见情况。 加上volatile后：

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