Java面試題：請談談Java中的volatile關鍵字？

猫鱼吐泡泡發表於2024-04-23
Java面試題

在Java中，volatile關鍵字是一種特殊的修飾符，用於確保多執行緒環境下的變數可見性和順序性。當一個變數被宣告為volatile時，它可以確保以下兩點：

    • 記憶體可見性：當一個執行緒修改了一個volatile變數的值，其他執行緒會立即看到這個改變。這是因為volatile關鍵字會禁止CPU快取和編譯器最佳化，從而確保每次讀取變數時都會直接從主記憶體中獲取最新值，而不是從本地快取中讀取。這樣就能確保多個執行緒之間對變數的操作是同步的。

    • 禁止指令重排：volatile關鍵字還能防止處理器對指令進行重排序。在多執行緒環境中，如果不使用volatile，編譯器和處理器可能會對程式碼進行重排序，從而影響多執行緒的正確性。而volatile關鍵字可以確保指令的執行順序不被重排，從而保證結果的正確性。

下面是一個簡單的Java程式碼示例，展示了volatile的作用：

public class VolatileExample {
    private volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();

        // 執行緒1
        new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("Thread 1: " + i);
                example.flag = true;
                try {
                    Thread.sleep(100);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        // 執行緒2
        new Thread(() -> {
            for(int i = 0; i < 10; i++) {
                if(example.flag) {
                    System.out.println("Thread 2: " + i);
                    try {
                        Thread.sleep(50);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                } else {
                    try {
                        Thread.sleep(75);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }).start();
    }
}

在這個例子中，我們有兩個執行緒（執行緒1和執行緒2），它們共享一個volatile布林變數flag。執行緒1會隨機修改這個變數的值，而執行緒2則根據這個變數的值來決定自己的行為。如果沒有使用volatile關鍵字，那麼可能會出現執行緒2在讀取變數值時還沒有獲取到執行緒1的改變，從而導致錯誤的結果。

但是，由於flag被宣告為volatile，所以無論哪個執行緒修改了這個變數的值，另一個執行緒都會立即看到這個改變，從而保證了程式的正確性。

這只是volatile關鍵字的一個簡單應用，實際上它還可以用於更復雜的場景，如跨方法同步等。

不過要注意的是，雖然volatile關鍵字可以幫助我們避免一些常見的問題，但它並不能解決所有的多執行緒問題，對於一些複雜的情況，我們可能需要使用更高階的同步機制，如鎖或原子類。　　

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