轉載自：https://javadoop.com/post/java-memory-model#toc10

volatile 的作用，記住兩點：記憶體可見性和禁止指令重排序。

volatile 的記憶體可見性

我們還是用 JMM 的主記憶體和本地記憶體抽象來描述，這樣比較準確。還有，並不是只有 Java 語言才有 volatile 關鍵字，所以後面的描述一定要建立在 Java 跨平臺以後抽象出了記憶體模型的這個大環境下。

 

還記得 synchronized 的語義嗎？進入 synchronized 時，使得本地快取失效，synchronized 塊中對共享變數的讀取必須從主記憶體讀取；退出 synchronized 時，會將進入 synchronized 塊之前和 synchronized 塊中的寫操作刷入到主存中。

 

volatile 有類似的語義，讀一個 volatile 變數之前，需要先使相應的本地快取失效，這樣就必須到主記憶體讀取最新值，寫一個 volatile 屬性會立即刷入到主記憶體。所以，volatile 讀和 monitorenter 有相同的語義，volatile 寫和 monitorexit 有相同的語義。

 

volatile 的禁止重排序

大家看下面的雙重檢查的單例模式，加個 volatile 能解決問題。其實就是利用了 volatile 的禁止重排序功能。

public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) { //
        Singleton temp;
        synchronized (Singleton.class) { //
            temp = instance;
            if (temp == null) { //
                synchronized (Singleton.class) { // 內嵌一個 synchronized 塊
                    temp = new Singleton();
                }
                instance = temp; //
            }
        }
    }
    return instance;
}

synchronized 在退出的時候，能保證 synchronized 塊中對於共享變數的寫入一定會刷入到主記憶體中。也就是說，上述程式碼中，內嵌的 synchronized 結束的時候，temp 一定是完整構造出來的，然後再賦給 instance 的值一定是好的。

可是，synchronized 保證了釋放監視器鎖之前的程式碼一定會在釋放鎖之前被執行（如 temp 的初始化一定會在釋放鎖之前執行完 ），但是沒有任何規則規定了，釋放鎖之後的程式碼不可以在釋放鎖之前先執行。

也就是說，程式碼中釋放鎖之後的行為 instance = temp 完全可以被提前到前面的 synchronized 程式碼塊中執行，那麼重排序問題就又出現了。

volatile 的禁止重排序並不侷限於兩個 volatile 的屬性操作不能重排序，而且是 volatile 屬性操作和它周圍的普通屬性的操作也不能重排序。

之前 instance = new Singleton() 中，如果 instance 是 volatile 的，那麼對於 instance 的賦值操作（賦一個引用給 instance 變數）就不會和建構函式中的屬性賦值發生重排序，能保證構造方法結束後，才將此物件引用賦值給 instance。

根據 volatile 的記憶體可見性和禁止重排序，那麼我們不難得出一個推論：執行緒 a 如果寫入一個 volatile 變數，此時執行緒 b 再讀取這個變數，那麼此時對於執行緒 a 可見的所有屬性對於執行緒 b 都是可見的。

 

volatile 小結

1.volatile 修飾符適用於以下場景：某個屬性被多個執行緒共享，其中有一個執行緒修改了此屬性，其他執行緒可以立即得到修改後的值。在併發包的原始碼中，它使用得非常多。

2.volatile 屬性的讀寫操作都是無鎖的，它不能替代 synchronized，因為它沒有提供原子性和互斥性。因為無鎖，不需要花費時間在獲取鎖和釋放鎖上，所以說它是低成本的。

3.volatile 只能作用於屬性，我們用 volatile 修飾屬性，這樣 compilers 就不會對這個屬性做指令重排序。

4.volatile 提供了可見性，任何一個執行緒對其的修改將立馬對其他執行緒可見。volatile 屬性不會被執行緒快取，始終從主存中讀取。

5.volatile 提供了 happens-before 保證，對 volatile 變數 v 的寫入 happens-before 所有其他執行緒後續對 v 的讀操作。

6.volatile 可以使得 long 和 double 的賦值是原子的。