volatile

并发场景下的数据可见性问题

Demo：线程1中flag如果为true就循环打印“线程1执行中”的语句，线程2启动后会将flag置为false

public class VolatileTest {
    private static boolean flag = true;
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程1启动 flag:" + flag);
            while (flag) {
                System.out.println("线程1执行中 flag:" + flag);
            }
            System.out.println("线程1执行完成 flag:" + flag);
        }).start();
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程2 启动 flag:" + flag);
            flag = false;
            System.out.println("线程2 修改 flag:" + flag);
        }).start();
    }
}

运行结果

线程1启动 flag:true 线程1执行中 flag:true 线程1执行中 flag:true 线程1执行中 flag:true 线程1执行中 flag:true 线程1执行中 flag:true

线程1执行中 flag:true

线程2 启动 flag:true

线程2 修改 flag:false

线程1执行中 flag:true

线程1执行完成 flag:false

从运行结果中看出当线程2将flag设置为false之后，线程1中的flag此时依旧为true
此时我们只需要用volatile关键字修饰一下flag变量即可

private volatile static boolean flag = true;

Java内存模型

每个线程都会有一块自己的独立内存，在线程工作的时候是先将数据从主内存中读取到自己的工作内存中，所以没有及时读取到最新的flag值。上述例子中，虽然线程2已经把flag的值设置为了false，但是由于线程1读的还是自己本地的值，所以为true。想要解决上述问题可以在修饰flag变量时加个volatile关键字

volatile语义

可见性

对被volatile关键字修饰的变量修改时，立即对其他线程可见。例如flag = true，当线程2把它设置为false后，线程1马上就可以读取到最新的flag=false。被volatile修饰的变量，在值被修改后，马上会执行store和write操作，并且过期掉其他所有缓存中的值，让数据重新从主内存load

禁止指令重排

禁止编译器将自认为可以进行重排序的指令进行重排

CPU缓存

由于从内存读取数据的速度比从cpu缓存中读取的速度慢很多，所以cpu在工作时，会先将数据从内存中读取到自己的缓存中再进行运算。但是由于缓存的数据所以可能会有数据一致性问题。但是java内存模型在硬件模型层面并不完全等价于cpu的缓存机制。cpu是靠MESI协议来保证缓存数据的一致性的

MESI协议

E（Exclusive）

数据有效，数据和内存中的数据一致，数据值存在于本CPU的cache中

S（Shared）

数据有效，数据和内存中的数据一致，数据存在于很多cache中

M（Modified）

数据有效，数据被修改了，和内存中的数据不一致，数据值存在于cpu的cache中

I（Invalid）

无效状态