volatile是一种轻量级的同步机制,它相比于synchronized这种重量级锁更轻量,因为它不会造成线程上下文的切换,但是同步性更差,volatile关键字可以保证变量的可见性以及禁止指令重排序。
可见性
可见性指一个值被线程修改了,其余的线程能立刻看见被修改的值,使用volatile关键字修饰的变量可以保证可见性。
如何保证的可见性?
首先来看看Java的内存模型
每个线程都有自己的工作内存,这个工作内存是每个线程独占的,对其余线程是不可见的。
主内存中存储的时共享变量,线程想要修改共享变量的值时,是不能直接去主内存修改的,而是要同步到自己的工作内存中修改,之后再同步到主内存中,这里通过cas来保证线程安全。
如果是volatile修饰的变量,那么每个线程只能去主内存读取这个变量,而不能读取自己的工作内存,从而保证了可见性。
有序性
有序性指程序按照代码先后顺序执行,在java中,为了效率编译器可能会将指令重排序,也就是不按照代码顺序执行,指令重排序对于单线程是没有影响的,但是在多线程下有可能会出错。
比如说下面这段代码,这是使用双重判定锁实现单例模式模式的原理。
其中去new Singleton()这一步不是原子性的,可以分为三步:
- 为
uniqueInstance
分配内存空间 - 初始化
uniqueInstance
- 将
uniqueInstance
指向分配的内存地址
如果不禁止指令重排序的话,那么有可能线程1在new Singleton()的时候,先执行第三步,然后此时线程2来判断uniqueInstance不为null,直接return,就返回了一个没有初始化的对象,所以这里用了volatile来禁止指令重排序。