JavaEE之volatile关键字

一.内存可见性问题

什么是内存可见性问题

计算机运行的程序/代码，往往需要访问数据。这些数据往往存在于内存中。

cup使用此变量时，就会把内存中的数据先读出来，加载到cpu寄存器中，再去参与运算。

但是，关键是cpu读取内存的速度非常慢。这是相对的，读内存比读取硬盘快成千上万倍，而读取寄存器又比读取内存快了成千上万倍。而这里，cpu计算时，就是涉及到读取内存和读取寄存器的操作。

读取寄存器非常快，一旦涉及到读内存，cpu就慢下来了。为例提高效率，操作系统就可能在代码逻辑不变的情况下对代码进行优化，把本来读取内存的操作优化成读取寄存器的操作，减少了读取内存的次数，也就提高了效率。但是此时，如果有另一个线程对该数进行了修改并放到内存中，前一个线程就感知不到变化，就会出现问题。这就出现了内存可见性问题，也是线程安全问题的成因之一，明明内存已经修改了值，它却视而不见

例如下面的情况：

明明修改了isQuit的值，但线程1还在循环，说明while中读取到的值还是0，说明没有看到内存的修改，这就是内存可见性问题，是由于多线程引起的。我们来解释一下：

while(isQuit==0)这个判断分为俩步：第一步，load，就是cpu读取内存，将内存中isQuit的值记录到寄存器中；第二步，读取寄存器，判断isQuit的值是否为0（cmp）。

由于只是一个循环，短时间内就会进行大量循环，也就是会进行大量load，cmp操作。但是，此时JVM发现，load一次的时间内，就可以cmp成千上万次，而且发现前几次时，每次load和cmp的结果都是一样的，并且load有费时，所以编译器就做了大胆决定：不再进行load内存，而是直接从寄存器中取出isQuit。

编译器的优化：初心是好的，想要提高工作效率，但没想到其他线程动了手脚，而编译器却察觉不到，所以就做出了错误决定。

其实从上述分析中，我们可以大胆猜测，要是循环慢一点，就可能不会进行优化了，如下：

虽然只休眠了50毫秒，但却正常了，所以编译器到底什么时候触发优化机制，我们无法确定。

关于内存可见性，还涉及到一个JMM（Java Memory Model）Java内存模型这个概念。它时说到了主内存和工作内存，主内存就是我们常说的内存，而寄存器，缓存等统称为工作内存。

如何解决内存可见性问题

上述问题如何解决？我们怎么告诉编译器不要进行优化？

这就引出了volatile关键字

二.volatile关键字

volatile关键字修饰的变量能够保证内存可见性

它是如何保证被修饰的变量时内存可见性的呢？分两方面：一方面，代码在写入或修改ivolatile修饰的变量时，会先改写工作内存中的变量的值，然后会将改后的值从工作内存中刷新到主内存中；另一方面，在读取该变量时，会先将变量从主内存加载到寄存器中，再从寄存器中读取。

也就是说，加上volatile后，会让系统强制读写内存，而不是直接读写寄存器，虽然速度慢了，但时却保证了准确性。

volatile不能保证原子性

他只能让读取内存操作不被优化成读寄存器，而不能将代码捆绑到一起。保证原子性的操作还得是用synchronized