我們通常會(huì)用volatile實(shí)現(xiàn)一些需要線程安全的代碼（也有很多人不敢用，因?yàn)椴涣私?#xff09;，但事實(shí)上volatile本身并不是線程安全的，相對(duì)于synchoronized，它有更多的使用局限性，只能限制在某些特定的場(chǎng)景。本篇文章的目的就是讓大家對(duì) volatile 在本質(zhì)上有個(gè)把握，為了達(dá)到這個(gè)目的，我們會(huì)從java 的內(nèi)存模型及變量操作的內(nèi)存管理來(lái)說明（不用怕，你會(huì)發(fā)現(xiàn)很簡(jiǎn)單）。

一、內(nèi)存模型

可以將內(nèi)存簡(jiǎn)單分為兩種：工作內(nèi)存和主內(nèi)存。所有的數(shù)據(jù)最終都需要存儲(chǔ)在主內(nèi)存，工作內(nèi)存是線程獨(dú)有的，線程之間無(wú)任何干擾。java的內(nèi)存模型主要就是定義工作內(nèi)存和主內(nèi)存的交互，即工作內(nèi)存如何從主內(nèi)存拷貝數(shù)據(jù)，以入如何寫數(shù)據(jù)。java 定義了8種原子性操作來(lái)完成工作內(nèi)存與主內(nèi)存的交互：

• lock 將對(duì)象變成線程獨(dú)占的狀態(tài)
• unlock 將線程獨(dú)占狀態(tài)的對(duì)象的鎖釋放出來(lái)
• read 從主內(nèi)存讀數(shù)據(jù)
• load 將從主內(nèi)存讀取的數(shù)據(jù)寫入工作內(nèi)存
• use 工作內(nèi)存使用對(duì)象
• assign 對(duì)工作內(nèi)存中的對(duì)象進(jìn)行賦值
• store 將工作內(nèi)存中的對(duì)象傳送到主內(nèi)存當(dāng)中
• write 將對(duì)象寫入主內(nèi)存當(dāng)中，并覆蓋舊值

這些操作也是有一定的條件限制的:
read 和load，store和write 必須成對(duì)出現(xiàn)，即從主內(nèi)存中讀數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)工作內(nèi)存必須接受；傳遞到主內(nèi)存的數(shù)據(jù)，也不可以被拒絕寫入。
assign后的對(duì)象必須回寫到緩存
未進(jìn)行新賦值的對(duì)象不允許回寫到主內(nèi)存
新的變量只能在主內(nèi)存產(chǎn)生，且未完成初始化的對(duì)象不允許在工作內(nèi)存中使用
對(duì)象只允許被一條線程鎖定，且可以被此線程多次鎖定
未被鎖定的對(duì)象不允許執(zhí)行unlock操作
對(duì)一個(gè)對(duì)象執(zhí)行unlock之前，必須將對(duì)象回寫到主內(nèi)存
java的8種原子性操作，相互之前有一定的約束條件，但并沒有嚴(yán)格限制任意兩個(gè)操作必須連續(xù)出現(xiàn)，只是表示成對(duì)出現(xiàn)，這也是為什么會(huì)產(chǎn)生線程不安全性的原因。
介紹了上述的背景知識(shí)，那我們就來(lái)看一下volatile變量到底和普通變量有啥差別吧

二、volatile變量與普通變量

2.1 volatile 的安全性

下面我們用一個(gè)例子來(lái)說明volatile變量與普通變量的區(qū)別。
假設(shè)有兩個(gè)線程操作一個(gè)主內(nèi)存的對(duì)象，且線程1早于線程2開始（如下例如示一個(gè)a++操作））

public class ThreadSafeTest {public static int a = 0;public static void increase() {a++;}public static void main (String[] args) {Thread t1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int j = 0; j < 100; j++) {increase();}}});Thread t2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int j = 0; j < 100; j++) {increase();}}});t1.start();t2.start();} }復(fù)制代碼

線程2讀取主內(nèi)存對(duì)象（a）時(shí)，可能發(fā)生在幾個(gè)時(shí)期：read之前、read之后、load之后、use之后、assign之后、 store之后、write之后（如下圖所示）；

假設(shè)線程1執(zhí)行了a++,a從0變成了1，還未來(lái)得及寫回主內(nèi)存對(duì)象，線程2從主內(nèi)存對(duì)象中讀取的數(shù)據(jù)a=0;此時(shí)線程1寫入主內(nèi)存a=1,而線程2仍然執(zhí)行完了a++ ，此時(shí)仍然 等于1（應(yīng)該等于2），實(shí)際上，這就上相當(dāng)于線程2 讀入了一個(gè)過期的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致線程不安全。

那如果將a變成volatile對(duì)象是否就正確了呢？
volatile對(duì)對(duì)象的操作做了更嚴(yán)格的限制：

• use之前不進(jìn)行read和load

• assign之后必須緊跟store和write
  實(shí)際相當(dāng)于將read load use 三個(gè)原子操作變成一個(gè)原子操作；將assign-store-write變成一個(gè)原子操作。很多文章上都講volatile對(duì)所有的線程是可見的，指的就是執(zhí)行完了assign之后立即就會(huì)回寫主內(nèi)存；在任意一個(gè)線程讀取主內(nèi)存對(duì)象時(shí)，都會(huì)刷新主內(nèi)存。在主內(nèi)存中表現(xiàn)是數(shù)據(jù)一致性的，但是各線程內(nèi)存當(dāng)中卻不一定是一致性的。
  同樣是上面的代碼，換成volatile
  ```
  public class ThreadSafeTest {
  public static volatile int a = 0;

  public static void increase() {

  a++;復(fù)制代碼

  }

public static void main (String[] args) {Thread t1 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int j = 0; j < 100; j++) {increase();}}});Thread t2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {for (int j = 0; j < 100; j++) {increase();}}});t1.start();t2.start();}復(fù)制代碼

}

```
運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)，也拿不到正確的結(jié)果（如果拿到請(qǐng)把j的數(shù)值調(diào)大）。操你媽，不是說是線程安全的變量嗎？為啥也不正確？
這是因?yàn)榫€程內(nèi)部的數(shù)據(jù)仍然有可能存在不一致性，比如，如果線程2讀取數(shù)據(jù)時(shí)，處在線程1use之后，但線程1此時(shí)還未來(lái)得及回寫主緩存，這時(shí)候線程2使用到的數(shù)據(jù)仍然是0，兩個(gè)線程同時(shí)對(duì)0++，得到的結(jié)果只會(huì)是1，而不是理想中的2。

2.2 volatile 的線程安全是有條件的

即然volatile 是非線程安全的，那要它還有什么用呢？如果你看過我寫過的“線程安全”的文章應(yīng)該知道，所有的對(duì)象都是相對(duì)線程安全的，也就是有條件的。volatile的線程安全當(dāng)然也是有條件的，它是對(duì)synchronized這一重量級(jí)線程同步的一種補(bǔ)充，其整體性能上優(yōu)于synchronized。那volatile的線程安全的條件是什么呢？適合使用在哪些場(chǎng)景？
《java虛擬機(jī)》給出兩個(gè)條件:

• 運(yùn)算結(jié)果并不依賴變量的當(dāng)前值（即結(jié)果對(duì)產(chǎn)生中間結(jié)果不依賴），或者能夠確保只有單一的線程修改變量的值
• 變量不需要與其它的狀態(tài)變量共同參與不變約束（我認(rèn)為此條多此一舉，這個(gè)其它變量也必須得是線程安全的才行）

那適合哪些場(chǎng)景呢？這個(gè)我就不一一舉例了，一個(gè)哥門總結(jié)得很好，參考如下：www.ibm.com/developerwo…

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的volatile变量与普通变量的区别的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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