volatile 的内存可见性

我们还是用 JMM 的主内存和本地内存抽象来描述，这样比较准确。还有，并不是只有 Java 语言才有 volatile 关键字，所以后面的描述一定要建立在 Java 跨平台以后抽象出了内存模型的这个大环境下。

还记得 synchronized 的语义吗？进入 synchronized 时，使得本地缓存失效，synchronized 块中对共享变量的读取必须从主内存读取；退出 synchronized 时，会将进入 synchronized 块之前和 synchronized 块中的写操作刷入到主存中。

volatile 有类似的语义，读一个 volatile 变量之前，需要先使相应的本地缓存失效，这样就必须到主内存读取最新值，写一个 volatile 属性会立即刷入到主内存。所以，volatile 读和 monitorenter 有相同的语义，volatile 写和 monitorexit 有相同的语义。

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volatile 的禁止重排序

大家看下面的双重检查的单例模式，加个 volatile 能解决问题。其实就是利用了 volatile 的禁止重排序功能。

public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) { //
        Singleton temp;
        synchronized (Singleton.class) { //
            temp = instance;
            if (temp == null) { //
                synchronized (Singleton.class) { // 内嵌一个 synchronized 块
                    temp = new Singleton();
                }
                instance = temp; //
            }
        }
    }
    return instance;
}

synchronized 在退出的时候，能保证 synchronized 块中对于共享变量的写入一定会刷入到主内存中。也就是说，上述代码中，内嵌的 synchronized 结束的时候，temp 一定是完整构造出来的，然后再赋给 instance 的值一定是好的。

可是，synchronized 保证了释放监视器锁之前的代码一定会在释放锁之前被执行（如 temp 的初始化一定会在释放锁之前执行完），但是没有任何规则规定了，释放锁之后的代码不可以在释放锁之前先执行。

也就是说，代码中释放锁之后的行为 instance = temp 完全可以被提前到前面的 synchronized 代码块中执行，那么重排序问题就又出现了。

volatile 的禁止重排序并不局限于两个 volatile 的属性操作不能重排序，而且是 volatile 属性操作和它周围的普通属性的操作也不能重排序。

之前 instance = new Singleton() 中，如果 instance 是 volatile 的，那么对于 instance 的赋值操作（赋一个引用给 instance 变量）就不会和构造函数中的属性赋值发生重排序，能保证构造方法结束后，才将此对象引用赋值给 instance。

根据 volatile 的内存可见性和禁止重排序，那么我们不难得出一个推论：线程 a 如果写入一个 volatile 变量，此时线程 b 再读取这个变量，那么此时对于线程 a 可见的所有属性对于线程 b 都是可见的。

volatile 小结

1.volatile 修饰符适用于以下场景：某个属性被多个线程共享，其中有一个线程修改了此属性，其他线程可以立即得到修改后的值。在并发包的源码中，它使用得非常多。

2.volatile 属性的读写操作都是无锁的，它不能替代 synchronized，因为它没有提供原子性和互斥性。因为无锁，不需要花费时间在获取锁和释放锁上，所以说它是低成本的。

3.volatile 只能作用于属性，我们用 volatile 修饰属性，这样 compilers 就不会对这个属性做指令重排序。

4.volatile 提供了可见性，任何一个线程对其的修改将立马对其他线程可见。volatile 属性不会被线程缓存，始终从主存中读取。

5.volatile 提供了 happens-before 保证，对 volatile 变量 v 的写入 happens-before 所有其他线程后续对 v 的读操作。

6.volatile 可以使得 long 和 double 的赋值是原子的。

volatile 关键字

volatile 的内存可见性

volatile 的禁止重排序

volatile 小结

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