Java Volatile关键字你真的了解吗

简介

Volatile是Java中的一种同步机制，用于确保正确的多线程并发。在使用Volatile变量时，所有线程都能够看到对此变量的最新修改值，这样可以避免由于线程间数据访问造成的脏读、数据竞争等常见问题。

使用Volatile变量时，线程可以读取和修改此变量，但是Volatile变量并不能保证线程安全，需要配合其他同步机制来保障线程安全。

用法

使用方法

Volatile变量的使用非常简单，只需要在变量定义的前面加上Volitile关键字即可，如下所示：

public volatile int count = 0;

作用范围

Volatile变量的作用范围是整个JVM。当一个线程对某个Volatile变量进行修改时，所有线程都能看到此变量最新的修改值，而不是缓存中的旧值。

应用场景

Volatile变量通常用于保障变量的可见性。例如，在以下场景中可以使用Volatile变量：

• 一个共享变量被多个线程并发修改，使用Volatile变量可以保障对此变量的最新修改值可见。
• 一个变量被多个线程方法调用，而且此变量有着不同的缓存值，使用Volatile变量可以保证此变量的最新修改值对所有线程都可见。

示例

示例一

以下示例展示了使用Volatile变量来保证变量可见性。代码如下：

public class VolatileDemo {
    public volatile boolean flag = false;

    public void run() {
        while (!flag) {
            // TODO: 循环处理
        }
    }

    public void stop() {
        flag = true;
    }
}

在上面的代码中，定义了一个Boolean型的Volatile变量flag。在run方法中，当flag的值为false时，会进入循环操作，等待flag的值变为true。在stop方法中，将flag的值置为true，这样可以让run方法结束循环。

如果flag变量没有使用Volatile关键字来修饰，则可能会出现如下场景：

• Thread A调用run方法进入while循环；
• Thread B调用stop方法，将flag置为true；
• Thread A由于线程调度的原因，没有及时读取到flag的最新值，导致线程无法停止执行。

使用Volatile关键字则可以有效解决上述场景的问题，保证可见性。

示例二

以下示例展示了Volatile变量的局限性，在并发情况下不能保证线程安全。代码如下：

public class VolatileDemo{
    private static volatile int value = 0;

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 100; j++) {
                    value++;
                }
            }).start();
        }

        // 等待10个线程结束
        while (Thread.activeCount() > 1) {
            Thread.yield();
        }

        System.out.println(value);
    }
} 

在上述代码中，定义了一个静态的Volatile变量value，同时启动了10个线程对value进行操作。

虽然Volatile变量可以保障可见性，但是由于value++操作不是原子性的，多个线程同时对value进行操作，可能会导致最终结果不是期望的1000，而是一个小于1000的值，因为线程之间的操作并没有互相协调，导致了数据的混乱。因此，在保障可见性的前提下，还需要配合其他同步机制确保线程安全。

总结

Volatile关键字是保障可见性的一种机制，可以避免由于线程之间数据竞争造成的不可预测的问题，但是不能保障线程安全。在使用Volatile关键字时，需要注意Volatile变量的作用范围，保证变量的可见性。同时，在保障可见性的前提下，还需要配合其他同步机制来确保线程安全。