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Java 語(yǔ)言中的 volatile 變量可以被看作是一種 “程度較輕的 synchronized”；與 synchronized 塊相比，volatile 變量所需的編碼較少，并且運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷也較少，但是它所能實(shí)現(xiàn)的功能也僅是 synchronized 的一部分。
一、Volatile變量
volatile 變量具有 synchronized 的可見(jiàn)性特性，但是不具備原子特性。這就是說(shuō)線程能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn) volatile 變量的最新值。Volatile 變量可用于提供線程安全，但是只能應(yīng)用于非常有限的一組用例：多個(gè)變量之間或者某個(gè)變量的當(dāng)前值與修改后值之間沒(méi)有約束。因此，單獨(dú)使用 volatile 還不足以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器、互斥鎖或任何具有與多個(gè)變量相關(guān)的不變式（Invariants）的類（例如 “start 《=end”）。
出于簡(jiǎn)易性或可伸縮性的考慮，您可能傾向于使用 volatile 變量而不是鎖。當(dāng)使用 volatile 變量而非鎖時(shí)，某些習(xí)慣用法（idiom）更加易于編碼和閱讀。此外，volatile 變量不會(huì)像鎖那樣造成線程阻塞，因此也很少造成可伸縮性問(wèn)題。在某些情況下，如果讀操作遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于寫操作，volatile 變量還可以提供優(yōu)于鎖的性能優(yōu)勢(shì)。
二、正確使用volatile變量的條件
您只能在有限的一些情形下使用 volatile 變量替代鎖。要使 volatile 變量提供理想的線程安全，必須同時(shí)滿足下面兩個(gè)條件：
對(duì)變量的寫操作不依賴于當(dāng)前值。
該變量沒(méi)有包含在具有其他變量的不變式中。
實(shí)際上，這些條件表明，可以被寫入 volatile 變量的這些有效值獨(dú)立于任何程序的狀態(tài)，包括變量的當(dāng)前狀態(tài)。
第一個(gè)條件的限制使 volatile 變量不能用作線程安全計(jì)數(shù)器。雖然增量操作（x++）看上去類似一個(gè)單獨(dú)操作，實(shí)際上它是一個(gè)由讀取－修改－寫入操作序列組成的組合操作，必須以原子方式執(zhí)行，而 volatile 不能提供必須的原子特性。實(shí)現(xiàn)正確的操作需要使 x 的值在操作期間保持不變，而 volatile 變量無(wú)法實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。（然而，如果將值調(diào)整為只從單個(gè)線程寫入，那么可以忽略第一個(gè)條件。）
大多數(shù)編程情形都會(huì)與這兩個(gè)條件的其中之一沖突，使得 volatile 變量不能像 synchronized 那樣普遍適用于實(shí)現(xiàn)線程安全。清單 1 顯示了一個(gè)非線程安全的數(shù)值范圍類。它包含了一個(gè)不變式 —— 下界總是小于或等于上界。
三、Java中volatile的作用以及用法
volatile讓變量每次在使用的時(shí)候，都從主存中取。而不是從各個(gè)線程的“工作內(nèi)存”。
volatile具有synchronized關(guān)鍵字的“可見(jiàn)性”，但是沒(méi)有synchronized關(guān)鍵字的“并發(fā)正確性”，也就是說(shuō)不保證線程執(zhí)行的有序性。
也就是說(shuō)，volatile變量對(duì)于每次使用，線程都能得到當(dāng)前volatile變量的最新值。但是volatile變量并不保證并發(fā)的正確性。
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在Java內(nèi)存模型中，有main memory，每個(gè)線程也有自己的memory （例如寄存器）。為了性能，一個(gè)線程會(huì)在自己的memory中保持要訪問(wèn)的變量的副本。這樣就會(huì)出現(xiàn)同一個(gè)變量在某個(gè)瞬間，在一個(gè)線程的memory中的值可能與另外一個(gè)線程memory中的值，或者main memory中的值不一致的情況。
一個(gè)變量聲明為volatile，就意味著這個(gè)變量是隨時(shí)會(huì)被其他線程修改的，因此不能將它c(diǎn)ache在線程memory中。以下例子展現(xiàn)了volatile的作用：
1 public class StoppableTask extends Thread {
2
3 private volatile boolean pleaseStop;
4
5
6 public void run（） {
7
8 while （！pleaseStop） {
9
10 // do some stuff.。。
11
12 }
13
14 }
15
16
17 public void tellMeToStop（） {
18
19 pleaseStop = true;
20
21 }
22
23 }
假如pleaseStop沒(méi)有被聲明為volatile，線程執(zhí)行run的時(shí)候檢查的是自己的副本，就不能及時(shí)得知其他線程已經(jīng)調(diào)用tellMeToStop（）修改了pleaseStop的值。
Volatile一般情況下不能代替sychronized，因?yàn)関olatile不能保證操作的原子性，即使只是i++，實(shí)際上也是由多個(gè)原子操作組成：read i; inc; write i，假如多個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行i++，volatile只能保證他們操作的i是同一塊內(nèi)存，但依然可能出現(xiàn)寫入臟數(shù)據(jù)的情況。如果配合Java 5增加的atomic wrapper classes，對(duì)它們的increase之類的操作就不需要sychronized。
Reference：
http://www.javamex.com/tutorials/synchronization_volatile.shtml
http://www.javamex.com/tutorials/synchronization_volatile_java_5.shtml
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html
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恐怕比較一下volatile和synchronized的不同是最容易解釋清楚的。volatile是變量修飾符，而synchronized則作用于一段代碼或方法；看如下三句get代碼：
1 int i1;
2 int geti1（） {return i1;}
3 volatile int i2;
4 int geti2（）
5 {return i2;}
6 int i3;
7 synchronized int geti3（） {return i3;}
8 geti1（）
得到存儲(chǔ)在當(dāng)前線程中i1的數(shù)值。多個(gè)線程有多個(gè)i1變量拷貝，而且這些i1之間可以互不相同。換句話說(shuō)，另一個(gè)線程可能已經(jīng)改變了它線程內(nèi)的i1值，而這個(gè)值可以和當(dāng)前線程中的i1值不相同。事實(shí)上，Java有個(gè)思想叫“主”內(nèi)存區(qū)域，這里存放了變量目前的“準(zhǔn)確值”。每個(gè)線程可以有它自己的變量拷貝，而這個(gè)變量拷貝值可以和“主”內(nèi)存區(qū)域里存放的不同。因此實(shí)際上存在一種可能：“主”內(nèi)存區(qū)域里的i1值是1，線程1里的i1值是2，線程2里的i1值是3——這在線程1和線程2都改變了它們各自的i1值，而且這個(gè)改變還沒(méi)來(lái)得及傳遞給“主”內(nèi)存區(qū)域或其他線程時(shí)就會(huì)發(fā)生。
而 geti2（）得到的是“主”內(nèi)存區(qū)域的i2數(shù)值。用volatile修飾后的變量不允許有不同于“主”內(nèi)存區(qū)域的變量拷貝。換句話說(shuō)，一個(gè)變量經(jīng) volatile修飾后在所有線程中必須是同步的；任何線程中改變了它的值，所有其他線程立即獲取到了相同的值。理所當(dāng)然的，volatile修飾的變量存取時(shí)比一般變量消耗的資源要多一點(diǎn)，因?yàn)榫€程有它自己的變量拷貝更為高效。
既然volatile關(guān)鍵字已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了線程間數(shù)據(jù)同步，又要 synchronized干什么呢？呵呵，它們之間有兩點(diǎn)不同。首先，synchronized獲得并釋放監(jiān)視器——如果兩個(gè)線程使用了同一個(gè)對(duì)象鎖，監(jiān)視器能強(qiáng)制保證代碼塊同時(shí)只被一個(gè)線程所執(zhí)行——這是眾所周知的事實(shí)。但是，synchronized也同步內(nèi)存：事實(shí)上，synchronized在“ 主”內(nèi)存區(qū)域同步整個(gè)線程的內(nèi)存。因此，執(zhí)行g(shù)eti3（）方法做了如下幾步：
1. 線程請(qǐng)求獲得監(jiān)視this對(duì)象的對(duì)象鎖（假設(shè)未被鎖，否則線程等待直到鎖釋放）
2. 線程內(nèi)存的數(shù)據(jù)被消除，從“主”內(nèi)存區(qū)域中讀入（Java虛擬機(jī)能優(yōu)化此步。。。［后面的不知道怎么表達(dá)，汗］）
3. 代碼塊被執(zhí)行
4. 對(duì)于變量的任何改變現(xiàn)在可以安全地寫到“主”內(nèi)存區(qū)域中（不過(guò)geti3（）方法不會(huì)改變變量值）
5. 線程釋放監(jiān)視this對(duì)象的對(duì)象鎖
因此volatile只是在線程內(nèi)存和“主”內(nèi)存間同步某個(gè)變量的值，而synchronized通過(guò)鎖定和解鎖某個(gè)監(jiān)視器同步所有變量的值。顯然synchronized要比volatile消耗更多資源。
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volatile關(guān)鍵字相信了解Java多線程的讀者都很清楚它的作用。volatile關(guān)鍵字用于聲明簡(jiǎn)單類型變量，如int、float、 boolean等數(shù)據(jù)類型。如果這些簡(jiǎn)單數(shù)據(jù)類型聲明為volatile，對(duì)它們的操作就會(huì)變成原子級(jí)別的。但這有一定的限制。例如，下面的例子中的n就不是原子級(jí)別的：
1 package mythread;
2
3 public class JoinThread extends Thread
4 {
5 public static volatile int n = 0 ;
6 public void run（）
7 {
8 for （ int i = 0 ; i 《 10 ; i ++ ）
9 try
10 {
11 n = n + 1 ;
12 sleep（ 3 ）; // 為了使運(yùn)行結(jié)果更隨機(jī)，延遲3毫秒
13
14 }
15 catch （Exception e）
16 {
17 }
18 }
19
20 public static void main（String［］ args） throws Exception
21 {
22
23 Thread threads［］ = new Thread［ 100 ］;
24 for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
25 // 建立100個(gè)線程
26 threads［i］ = new JoinThread（）;
27 for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
28 // 運(yùn)行剛才建立的100個(gè)線程
29 threads［i］.start（）;
30 for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
31 // 100個(gè)線程都執(zhí)行完后繼續(xù)
32 threads［i］.join（）;
33 System.out.println（ “ n= ” + JoinThread.n）;
34 }
35 }
如果對(duì)n的操作是原子級(jí)別的，最后輸出的結(jié)果應(yīng)該為n=1000，而在執(zhí)行上面積代碼時(shí)，很多時(shí)侯輸出的n都小于1000，這說(shuō)明n=n+1不是原子級(jí)別的操作。原因是聲明為volatile的簡(jiǎn)單變量如果當(dāng)前值由該變量以前的值相關(guān)，那么volatile關(guān)鍵字不起作用，也就是說(shuō)如下的表達(dá)式都不是原子操作：
n = n + 1 ;
n ++ ;
如果要想使這種情況變成原子操作，需要使用synchronized關(guān)鍵字，如上的代碼可以改成如下的形式：
package mythread;
public class JoinThread extends Thread
{
public static int n = 0 ;
public static synchronized void inc（）
{
n ++ ;
}
public void run（）
{
for （ int i = 0 ; i 《 10 ; i ++ ）
try
{
inc（）; // n = n + 1 改成了 inc（）;
sleep（ 3 ）; // 為了使運(yùn)行結(jié)果更隨機(jī)，延遲3毫秒
}
catch （Exception e）
{
}
}
public static void main（String［］ args） throws Exception
{
Thread threads［］ = new Thread［ 100 ］;
for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
// 建立100個(gè)線程
threads［i］ = new JoinThread（）;
for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
// 運(yùn)行剛才建立的100個(gè)線程
threads［i］.start（）;
for （ int i = 0 ; i 《 threads.length; i ++ ）
// 100個(gè)線程都執(zhí)行完后繼續(xù)
threads［i］.join（）;
System.out.println（ “ n= ” + JoinThread.n）;
}
}
上面的代碼將n=n+1改成了inc（），其中inc方法使用了synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行方法同步。因此，在使用volatile關(guān)鍵字時(shí)要慎重，并不是只要簡(jiǎn)單類型變量使用volatile修飾，對(duì)這個(gè)變量的所有操作都是原來(lái)操作，當(dāng)變量的值由自身的上一個(gè)決定時(shí)，如n=n+1、n++ 等，volatile關(guān)鍵字將失效，只有當(dāng)變量的值和自身上一個(gè)值無(wú)關(guān)時(shí)對(duì)該變量的操作才是原子級(jí)別的，如n = m + 1，這個(gè)就是原級(jí)別的。所以在使用volatile關(guān)鍵時(shí)一定要謹(jǐn)慎，如果自己沒(méi)有把握，可以使用synchronized來(lái)代替volatile。
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