場(chǎng)景引入，問(wèn)題初現(xiàn)

很多同學(xué)出去面試，都會(huì)被問(wèn)到一個(gè)常見的問(wèn)題：說(shuō)說(shuō)你對(duì)volatile的理解？

不少初出茅廬的同學(xué)可能會(huì)有點(diǎn)措手不及，因?yàn)榭赡芫褪侵皼](méi)關(guān)注過(guò)這個(gè)。但是網(wǎng)上百度一下呢，不少文章寫的很好，但是理論扎的太深，文字太多，圖太少，讓人有點(diǎn)難以理解。

基于上述痛點(diǎn)，這篇文章嘗試站在年輕同學(xué)的角度，用最簡(jiǎn)單的大白話，加上多張圖給大家說(shuō)一下，volatile到底是什么？

當(dāng)然本文不會(huì)把理論扎的太深，因?yàn)橐幌伦釉盍宋淖痔?，很多同學(xué)還是會(huì)不好理解。

本文僅僅是定位在用大白話的語(yǔ)言將volatile這個(gè)東西解釋清楚，而涉及到特別底層的一些原理和技術(shù)問(wèn)題，以后有機(jī)會(huì)開文再寫。

首先，給大家上一張圖，咱們來(lái)一起看看：

如上圖，這張圖說(shuō)的是java內(nèi)存模型中，每個(gè)線程有自己的工作內(nèi)存，同時(shí)還有一個(gè)共享的主內(nèi)存。

舉個(gè)例子，比如說(shuō)有兩個(gè)線程，他們的代碼里都需要讀取data這個(gè)變量的值，那么他們都會(huì)從主內(nèi)存里加載data變量的值到自己的工作內(nèi)存，然后才可以使用那個(gè)值。

好了，現(xiàn)在大家從圖里看到，每個(gè)線程都把data這個(gè)變量的副本加載到了自己的工作內(nèi)存里了，所以每個(gè)線程都可以讀到data = 0這個(gè)值。

這樣，在線程代碼運(yùn)行的過(guò)程中，對(duì)data的值都可以直接從工作內(nèi)存里加載了，不需要再?gòu)闹鲀?nèi)存里加載了。

那問(wèn)題來(lái)了，為啥一定要讓每個(gè)線程用一個(gè)工作內(nèi)存來(lái)存放變量的副本以供讀取呢？我直接讓線程每次都從主內(nèi)存加載變量的值不行嗎？

很簡(jiǎn)單！因?yàn)榫€程運(yùn)行的代碼對(duì)應(yīng)的是一些指令，是由CPU執(zhí)行的！但是CPU每次執(zhí)行指令運(yùn)算的時(shí)候，也就是執(zhí)行我們寫的那一大坨代碼的時(shí)候，要是每次需要一個(gè)變量的值，都從主內(nèi)存加載，性能會(huì)比較差！

所以說(shuō)后來(lái)想了一個(gè)辦法，就是線程有工作內(nèi)存的概念，類似于一個(gè)高速的本地緩存。

這樣一來(lái)，線程的代碼在執(zhí)行過(guò)程中，就可以直接從自己本地緩存里加載變量副本，不需要從主內(nèi)存加載變量值，性能可以提升很多！

但是大家思考一下，這樣會(huì)有什么問(wèn)題？

我們來(lái)設(shè)想一下，假如說(shuō)線程1修改了data變量的值為1，然后將這個(gè)修改寫入自己的本地工作內(nèi)存。那么此時(shí)，線程1的工作內(nèi)存里的data值為1。

然而，主內(nèi)存里的data值還是為0！線程2的工作內(nèi)存里的data值還是0?。?！

這可尷尬了，那接下來(lái)，在線程1的代碼運(yùn)行過(guò)程中，他可以直接讀到data最新的值是1，但是線程2的代碼運(yùn)行過(guò)程中讀到的data的值還是0！

這就導(dǎo)致，線程1和線程2其實(shí)都是在操作一個(gè)變量data，但是線程1修改了data變量的值之后，線程2是看不到的，一直都是看到自己本地工作內(nèi)存中的一個(gè)舊的副本的值！

這就是所謂的java并發(fā)編程中的可見性問(wèn)題：

多個(gè)線程并發(fā)讀寫一個(gè)共享變量的時(shí)候，有可能某個(gè)線程修改了變量的值，但是其他線程看不到！也就是對(duì)其他線程不可見！

volatile的作用及背后的原理

那如果要解決這個(gè)問(wèn)題怎么辦呢？這時(shí)就輪到volatile閃亮登場(chǎng)了！你只要給data這個(gè)變量在定義的時(shí)候加一個(gè)volatile，就直接可以完美的解決這個(gè)可見性的問(wèn)題。

比如下面的這樣的代碼，在加了volatile之后，會(huì)有啥作用呢？

完整的作用就不給大家解釋了，因?yàn)槲覀兌ㄎ痪褪谴蟀自?，要是把底層涉及的各種內(nèi)存屏障、指令重排等概念在這里帶出來(lái)，不少同學(xué)又要蒙圈了！

我們這里，就說(shuō)說(shuō)他最關(guān)鍵的幾個(gè)作用是啥？

第一，一旦data變量定義的時(shí)候前面加了volatile來(lái)修飾的話，那么線程1只要修改data變量的值，就會(huì)在修改完自己本地工作內(nèi)存的data變量值之后，強(qiáng)制將這個(gè)data變量最新的值刷回主內(nèi)存，必須讓主內(nèi)存里的data變量值立馬變成最新的值！

整個(gè)過(guò)程，如下圖所示：

第二，如果此時(shí)別的線程的工作內(nèi)存中有這個(gè)data變量的本地緩存，也就是一個(gè)變量副本的話，那么會(huì)強(qiáng)制讓其他線程的工作內(nèi)存中的data變量緩存直接失效過(guò)期，不允許再次讀取和使用了！

整個(gè)過(guò)程，如下圖所示：

第三，如果線程2在代碼運(yùn)行過(guò)程中再次需要讀取data變量的值，此時(shí)嘗試從本地工作內(nèi)存中讀取，就會(huì)發(fā)現(xiàn)這個(gè)data = 0已經(jīng)過(guò)期了！

此時(shí)，他就必須重新從主內(nèi)存中加載data變量最新的值！那么不就可以讀取到data = 1這個(gè)最新的值了！整個(gè)過(guò)程，參見下圖：

bingo！好了，volatile完美解決了java并發(fā)中可見性的問(wèn)題！

對(duì)一個(gè)變量加了volatile關(guān)鍵字修飾之后，只要一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，立馬強(qiáng)制刷回主內(nèi)存。

接著強(qiáng)制過(guò)期其他線程的本地工作內(nèi)存中的緩存，最后其他線程讀取變量值的時(shí)候，強(qiáng)制重新從主內(nèi)存來(lái)加載最新的值！

這樣就保證，任何一個(gè)線程修改了變量值，其他線程立馬就可以看見了！這就是所謂的volatile保證了可見性的工作原理！

總結(jié) & 提醒

最后給大家提一嘴，volatile主要作用是保證可見性以及有序性。

有序性涉及到較為復(fù)雜的指令重排、內(nèi)存屏障等概念，本文沒(méi)提及，但是volatile是不能保證原子性的！

也就是說(shuō)，volatile主要解決的是一個(gè)線程修改變量值之后，其他線程立馬可以讀到最新的值，是解決這個(gè)問(wèn)題的，也就是可見性！

但是如果是多個(gè)線程同時(shí)修改一個(gè)變量的值，那還是可能出現(xiàn)多線程并發(fā)的安全問(wèn)題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)值修改錯(cuò)亂，volatile是不負(fù)責(zé)解決這個(gè)問(wèn)題的，也就是不負(fù)責(zé)解決原子性問(wèn)題！?