1.为什么要使用volatile

volatile让变量每次在使用的时候，都从主存中取。而不是从各个线程的“工作内存”。

使用一个新技术的原因肯定是当前存在了很多问题，在Java多线程的开发中有三种特性：原子性、可见性和有序性。我们可以在这里简单的说一下：

1).原子性（Atomicity）

原子性是指在一个操作中就是cpu不可以在中途暂停然后再调度，既不被中断操作，要不执行完成，要不就不执行，就好比你做一件事，要么不做，要么做完。java提供了很多机制来保证原子性。我们举一个例子，比如说常见的a++就不满足原子性。这个操作实际是a = a + 1；是可分割的。在运行的时候可能做了一半不做了。所以不满足原子性。

为了解决上面a++出现的问题，java提供了很多其他的关键字和类，比如说AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

2).可见性(Visibility)

可见性就是指当一个线程修改了线程共享变量的值，其它线程能够立即得知这个修改。如果我们学过java内存模型的话，对下面这张图想必不陌生：

每一个线程都有一份自己的本地内存，所有线程共用一份主内存。如果一个线程对主内存中的数据进行了修改，而此时另外一个线程不知道是否已经发生了修改，就说此时是不可见的。

这种不可见的状况会带来一个问题，两个线程有可能会操作同一份但是值不一样的数据。这时候怎么办呢？于是乎，今天的主角登场了，这就是volatile关键字。

volatile关键字的作用很简单，就是一个线程在对主内存的某一份数据进行更改时，改完之后会立刻刷新到主内存。并且会强制让缓存了该变量的线程中的数据清空，必须从主内存重新读取最新数据。这样一来就保证了可见性

3).有序性

程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行就叫做有序性，但是有时候程序的执行并不会遵循，比如说下面的代码：

int i = 0; int j = 2;

这两行代码很简单，i=1,j=2，程序在运行的时候一定会先让i=1，然后j=2嘛？不一定，为什么会不一定，这是因为有可能会发生指令重排序，从名字看就知道，在运行的时候，代码会重新排列。这里面涉及到的就比较多了。我会在专门的文章中进行讲解。

为了防止上面的重排序，java依然提供了很多机制，比如volatile关键字等。这也是我们volatile关键字第二个使用的场景。

在上面我们从java并发编程的三个特征来分析了为什么会用到volatile关键字，主要是保证内存可见性和防止指令重排序。下面我们就来正式来分析一下这个volatile。

2.volatile的特性

通过多线程的分析，可以得出volatile主要解决了以下两个问题： - 内存可见性（Memory Visibility），所有线程都能看到共享内存的最新状态； - 有序性；防止指令重排。

注意：volatile不具备原子性（最致命缺点）。

volatile解决可见性实例：

class StoppableTask extends Thread {

    boolean flag = false;
    int i = 0;

    public void run() {
        while (!flag) {
            i++;
        }
    }
}

public class VolatileDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StoppableTask st = new StoppableTask();
        st.start();
        Thread.sleep(2000);
        st.flag = true;
        System.out.println("stopped, i=" + st.i);
    }

}

运行结果：
stopped, i=1148302958

运行以上程序我们发现奇怪的事情发生了， 程序并没有退出。st线程仍然在运行，也就是说在主线程设置的 st.flag = true;没有起作用。说明while (!flag)进行判断的flag 是在线程工作内存当中获取，而不是从 “主内存”中获取。

改写代码如下：

class StoppableTask extends Thread {

    volatile boolean flag = false;
    int i = 0;

    public void run() {
        while (!flag) {
            i++;
        }
    }
}

public class VolatileDemo {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        StoppableTask st = new StoppableTask();
        st.start();
        Thread.sleep(2000);
        st.flag = true;
        System.out.println("stopped, i=" + st.i);
    }

}

运行结果：
stopped, i=1086838964

在flag前面加上volatile关键字，强制线程每次读取该值的时候都去“主内存”中取值。在试试程序吧，已经正常退出了。

3.volatile与synchronized比较

• 关键字volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized要好；
• volatile只能修饰变量，而synchronized可以修饰方法、代码块等。
• 多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞。
• volatile能保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性；而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步处理。
• 关键字volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性；而synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

小结：

对于volatile修饰的变量，JVM虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的；因此volatile关键字解决的是变量读时的可见性问题，但无法保证原子性，对于多个线程访问同一个实例变量时需要进行加锁同步。