volatile的线程安全性

       volatile 关键字可以及时把当前线程对变量的修改写入主内存，每个线程读取变量值的时候都必须从主内存读取，这样做保证了多线程环境的可见性，但其安全性（原子性）在多线程环境并不能获得保证。

       下面的code是为了获取加到1000次后的数字：

public class Counter {
	public static volatile int count = 0;

	public static void inc() {
		// 这里延迟1毫秒，使得结果明显
		try {
			Thread.sleep(1);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		count++;
	}

	public static void main(String[] args) {
		// 同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果
		for (int i = 0; i < 1000; i++) {
			new Thread(new Runnable() {
				public void run() {
					inc();
				}
			}).start();
		}

		// 这里每次运行的值都有可能不同, 但都小于1000
		System.out.println("运行结果: count=" + Counter.count);
	}
}

运行几次可以发现， count值并不为1000.

 

下面来分析一下原因：

在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈，每一个线程运行时都有一个线程栈，

线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存

变量的具体值load到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，

在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图描述这些交互

  

read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码，改变共享变量值 
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

release memory barrier 释放内存屏障， 释放内存屏障后，数据才写入内存，这是一个锁操作。

 

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性，也就是 在read load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量，jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

例如假如线程1，线程2 在进行read,load 操作中，发现主内存中count的值都是5，那么都会加载这个最新的值

在线程1堆count进行修改之后，会write到主内存中，主内存中的count变量就会变为6

线程2由于已经进行read,load操作，在进行运算之后，也会更新主内存count的变量值为6

导致两个线程及时用volatile关键字修改之后，还是会存在并发的情况。

 

synchronized和volatile比较

1. 关键字volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized要好，并且volatile只能修饰变量，而synchronized可以修饰方法，以及代码块。
2. 多线程访问volatile不会发生堵塞，而synchronized可能会出现堵塞。
3. volatile保证数据的可见性，但不能保证原子性；而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公共内存中的数据做了同步。
4. 关键字volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性；而synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

synchronized关键字是防止多个线程同时执行一段代码，那么就会很影响程序执行效率，而volatile关键字在某些情况下性能要优于synchronized，但是要注意volatile关键字是无法替代synchronized关键字的，因为volatile关键字无法保证操作的原子性。通常来说，使用volatile必须具备以下2个条件：

　　1）对变量的写操作不依赖于当前值。

　　2）该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

 

 

总结

volatile的适用场景为：

适合用于单线程写，多线程读数据的场合。

类似单线程写，多线程读的场景， 也可以考虑使用 ReentrantReadWriteLock 。