volatile 是并發編程中的重要關鍵字，它的名氣甚至是可以與 synchronized、ReentrantLock 等齊名，也是屬于并發編程五杰之一。

需要注意的是 volatile 并不能保證原子性，因此使用 volatile 并沒有辦法保證線程安全。

并發編程五杰：

PS：“并發編程五杰”是我個人起的名字，大家也不用太當真。

1.什么是 volatile？

volatile 是 Java 中的一個關鍵字，用于修飾變量，它的主要作用是保證變量的可見性和禁止指令重排序。

• 可見性：是指當一個線程修改了一個被 volatile 修飾的變量時，其他線程能夠立即看到這個修改。
• 禁止指令重排序：則是確保對 volatile 變量的讀寫操作不會被編譯器或處理器隨意重新排序，從而保證了程序執行的順序符合我們的預期。

2.volatile 工作原理

為了實現可見性，Java 內存模型（JMM）會在對 volatile 變量進行寫操作時，強制將工作內存中的值刷新到主內存，并在讀取時強制從主內存中重新獲取最新的值。

而禁止指令重排序是通過在編譯器和處理器層面添加特定的內存屏障指令來實現的。

具體來說。

（1）可見性實現原理

可見性：在計算機編程特別是多線程編程中，“可見性”指的是一個線程對共享變量的修改，對于其他線程是否能夠及時地、準確地“可見”，即其他線程是否能夠及時感知到這個修改并獲取到最新的值。

例如，在一個多線程環境中，如果線程 A 修改了一個共享變量的值，而線程 B 無法立即看到這個修改，那么就存在可見性問題。

多線程操作共享變量流程如下：

volatile 是通過內存屏障（Memory Barrier）來確?？梢娦?。

• 寫屏障（Store Barrier）：在 volatile 變量的寫操作之后插入寫屏障，確保所有之前的寫操作都同步到主內存中，從而使得其他線程在讀取該變量時能夠獲取到最新的值。
• 讀屏障（Load Barrier）：在 volatile 變量的讀操作之前插入讀屏障，確保所有之前的寫操作都已完成，從而讀取到的是最新的值。

通過這種方式，volatile 變量在多線程環境下的讀寫操作能夠保持較高的可見性，但需要注意的是，volatile 并不保證操作的原子性。

具體來說，volatile 內存可見性主要通過 lock 前綴指令實現的，它會鎖定當前內存區域的緩存（緩存行），并且立即將當前緩存行數據寫入主內存（耗時非常短），回寫主內存的時候會通知其他線程緩存了該變量的地址失效，從而導致其他線程需要重新去主內存中重新讀取數據到其工作線程中。

（2）有序性實現原理

volatile 的有序性是通過插入內存屏障，在內存屏障前后禁止重排序優化，以此實現有序性的。

（3）正確理解“內存屏障”？

volatile 保證可見性的“內存屏障”和保證有序性的“內存屏障”有什么區別呢？

在說它們的區別之前，我們現需要對“內存屏障”有一個大致的理解。

內存屏障，簡單來說，就像是在內存操作中的一道“關卡”或者“柵欄”。

想象一下，計算機在執行程序的時候，為了提高效率，可能會對指令的執行順序進行一些調整。但是在多線程或者多核心的環境下，這種隨意的調整可能會導致一些問題。

內存屏障的作用就是阻止這種隨意的調整，確保特定的內存操作按照我們期望的順序執行。

所以“內存屏障”本身只是一種“技術”，而這種“技術”可以實現很多“業務功能”。

這就像 Spring 中的 AOP 一樣，AOP 是一種“技術”，而這種技術可以實現很多業務功能。例如，針對日志處理可以使用 AOP、針對用戶鑒權可以使用 AOP 等，而內存屏障也是一樣，我們可以使用內存屏障實現可見性的“業務功能”，也可以實現有序性的“業務功能”等。

3.volatile 適用場景

volatile 常見場景有以下兩種：

• 狀態標記
• 單例模式中的雙重檢查鎖

具體來說。

（1）狀態標記

例如，在多線程環境中用于表示某個任務是否完成的標志變量，具體代碼如下：

volatile boolean isTaskFinished = false;

（2）單例模式中的雙重檢查鎖

class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

4.volatile 局限性

volatile 并不能保證原子性，也就是并不能保證線程安全。

例如，對于 i++ 這樣的操作，它不是一個原子操作，單純使用 volatile 修飾 i 并不能保證線程安全。