01 Volatile

Java面试热门内容精讲之——并发编程volatile
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###1.volatile关键字概览
    多线程下变量访问的不可见性
    变量不可见性内存语义
        JMM（Java Memory Model）java内部模型
        所有共享变量存储在主内存中，变量指的是实例变量和类变量，不包含局部变量，因为局部变量是线程私有的
        每一个线程存在自己的工作内存，线程的工作内存保留了线程使用的共享变量副本； 
        线程对变量的所有操作（读，取）都必须在工作内存中完成，而不能直接读写主内存中的变量
        不同线程之间也不能直接访问对方工作内存中的变量，线程间变量的值的传递需要通过主内存中转来完成
    变量不可见性的解决方案：
        如何在多线程下访问共享变量的可见性，也就是实现一个线程修改变量后，对其他线程可见？
        1.加锁 synchronized关键字
            某个线程进入synchronized代码块前后，执行过程：线程获得锁；清空工作内存；从主内存拷贝共享变量最新的值到工作内存成为副本；执行代码；将修改后的副本的值刷新回主内存中；线程释放锁
        2.volatile关键字
            volatile保证不同线程对共享变量操作的可见性，也就是说一个线程修改了volatile修饰的变量，当修改写回主内存时，另外一个线程立即看到最新的值
###2.volatile的其他特性
    volatile可以实现并发下共享变量的可见性
    volatile不能保证原子性操作：
        原子性是指一次操作或者多次操作，要么所有的操作全部得到执行，要么所有的操作都不执行
        count++操作不是原子性操作：1.从主内存中读取数据到工作内存；2.对工作内存中的数据进行++操作；3.将工作内存中的数据写回到主内存
        在多线程环境下volatile修饰的变量也是线程不安全的，要保证数据的安全性，我们还需要使用锁机制
        解决：1.使用加锁机制保障volatile修饰变量的原子性操作；2.原子类：AtomicInteger
    volatile可以防止指令重排序操作:
        为了提高性能，编译器和处理器常常会对既定的代码执行顺序进行指令重排序；重排序的好处：可以提高处理的速度
###3.volatile内存语义
    happens-before规则：
        如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见，那么这两个操作之间必须存在happens-before关系
        1.同一个线程中前面的所有写操作对后面的操作可见
        2.锁规则： 对一个锁的解锁，happens-before于随后对这个锁的加锁
        3.volatile变量规则；4.传递性；5.start()规则；6.join()规则
    volatile写读建立的happens-before规则：如果线程1写入了volatile变量v(临界资源)，接着线程2读取了v，那么线程1写入v及之前的写操作都对线程2可见（线程1和线程2可以是同一个线程）
    volatile重排序规则小结：写volatile变量时，无论前一个操作是什么，都不能重排序；读volatile变量时，无论后一个操作是什么，都不能重排序；当先写volatile变量，后读volatile变量时，不能重排序;
###4.volatile高频面试与总结
    long和double原子性：在32位系统环境无法一次读取long类型数据，多线程环境下对long变量的读写是不完整的 
    volatile在双重检查加锁的单例中的应用：
        单例模式：
            饿汉式单例：在获取单例对象之前对象已经创建完成了
                1.静态变量：构造器私有，定义一个静态变量保存一个唯一的实例对象，提供一个方法返回单例对象； 2.静态代码块
            懒汉式单例：在真正需要单例的时候才创建出该对象
                线程不安全的
                线程安全的：为获取单例的方法加锁，用synchronized，但是性能差
                volatile双重检查模式：
                    对象创建的步骤：a.分配内存空间；b.调用构造器，初始化实例；c.返回地址给引用; 底层可能进行对象创建的重排序操作
                    静态变量为什么要加volatile关键字？禁止指令重排序；保证可见性
                静态内部类单例
    volatile的使用场景：适合纯赋值的操作；
                触发器：可以作为刷新之前变量的触发器，其他线程一旦发现该变量修改的值后，触发获取到的该变量之前的操作都将是最新的且可见
    votatile和synchronized
        区别：volatile只能修饰实例变量和类变量，而synchronized可以修饰方法，以及代码块
              volatile保证数据的可见性，但是不保证原子性（多线程进行写操作，不保证线程安全）；而synchronized是一种排他（互斥）的机制
              volatile用于禁止指令重排序，可以解决单例双重检查对象初始化代码执行乱序问题
              volatile可以看成是轻量版的synchronized，volatile不保证原子性，但是如果是对一个共享变量进行多个线程的赋值，而没有其他的操作，那么就可以用volatile来代替synchronized，因为赋值本身是有原子性的，而volatile又保证了可见性，所有就可以保证线程安全了