详解Java并发编程之volatile关键字

什么是volatile关键字？

volatile 是 Java 中一个非常重要的关键字，用于修饰变量，可以保证多个线程操作同一个变量时的可见性。当一个变量被 volatile 修饰时，线程每次对这个变量进行操作后，都会强制刷新本地缓存，使其他线程可以立即获取到最新的值。

volatile关键字的作用

volatile 可以保证多线程之间的可见性，防止多个线程操作同一变量时发生脏读，重复读，和读写颠倒的情况。使用 volatile 可以使线程在被阻塞时不会因为缓存数据的一致性问题导致死循环。

需要注意的是，volatile 并不能保证原子性。在多线程并发访问时，仅仅使用 volatile 是无法解决线程安全问题的。

volatile 和线程安全的实例说明

public class MyVolatileDemo {
    volatile int num = 0;

    public void increase() {
        num++;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyVolatileDemo demo = new MyVolatileDemo();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    demo.increase();
                }
            }).start();
        }
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("num=" + demo.num); // 输出的 num 值不能保证一定是 5000，因为 volatile 仅能保证可见性，无法保证原子性，需要配合 synchronized 等线程安全工具一起使用。
    }
}

上面这个例子中，我们创建了 5 个线程，每个线程对 num 变量调用 increase() 方法 1000 次，我们期望 num 的最终值应该是 5000，但是因为 volatile 并不保证原子性，所以输出结果并没有达到预期。

那么问题来了，怎样才能保证线程安全呢？可以使用 synchronized，把 increase() 方法加锁。

public class MyVolatileDemo {
    int num = 0;

    public synchronized void increase() {
        num++;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyVolatileDemo demo = new MyVolatileDemo();
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    demo.increase();
                }
            }).start();
        }
        Thread.sleep(5000);
        System.out.println("num=" + demo.num); // 此时输出的 num 值始终为 5000，解决了线程安全问题。
    }
}

总结

使用 volatile 变量可以保证线程之间的可见性，但是不能保证原子性。想要保证线程安全，需要使用到 synchronized 或者其他的线程安全工具，以保证多线程操作的原子性。