volatile解析

volatile是java提供的一种轻量级的同步机制，可以理解为一个变量的同步锁。相比于重量级锁synchronized而言，synchronized大部分时候都是锁的方法或者代码块，而volatile只是锁一个变量，所以volatile更加轻量，当然现在jdk对synchronized的性能越来越优化，也没有想象中的那么重，在平时需要保证一个方法线程安全时，可以放心的使用synchronized。

原理

计算机系统在进行计算时，cpu会从内存中读取数据缓存在自己的寄存器（cpu中空间很小的一块内存空间，方便取值计算，不用每次都读取内存）中，现在大部分计算机都是多核计算机，有多个cpu，这里的寄存器对其他cpu是不可见的，如下图

当把一个变量声明为volatile类型后，这个变量不会被缓存在cpu的寄存器中，每次都是直接操作的内存空间，因此其他线程每次读取的都是最新的值。

特性

• 变量可见性：volatile变量对所有线程都是可见的，一个线程修改了变量的值，那么其他线程会立即获取这个新值。
• 禁止指令重排序：在jvm编译器和cpu中，有时候会为了优化效率会对正常的操作指令进行重新排序，volatile变量会禁止指令重排序。

举例

我们熟悉的单例模式中，有一种安全的写法，如下双重检查的写法

public class Single {

    private static volatile Single single = null;

    private Single() {
    }

    public static Single getInstance() {
        if (single == null) {
            synchronized (single) {
                if (single == null) {
                    single = new Single();
                }
            }
        }
        return single;
    }
}

代码中将Single对象声明成了volatile对象，如果没有volatile会出现什么情况呢？我们看一下single = new Single()这句代码，正常的操作会是这样：

1. 分配内存地址M；
2. 在内存M上初始化Single对象；
3. 将M的地址赋值给single对象；

但编译期会出现指令重排，操作会变成这样：

1. 分配内存地址M；
2. 将M的地址赋值给single对象；
3. 在内存M上初始化Single对象；

回到代码中，当A线程执行single = new Single()中的第二步时，B线程进入getInstance()方法，先判断 if (single == null)，这时single对象上已经有内存地址了，B线程会直接返回single对象，但是这个线程拿到的是个空对象，内存M上还没有初始化对象。

将single变量声明成volatile时，就会避免这类指令重排的问题。

结论

当我们程序中出现可能多个线程操作同一个共享变量时，要保证这个共享变量的线程安全，可以将这个变量声明成volatile。