《Java并发编程的艺术》 —3.4　volatile的内存语义

3.4　volatile的内存语义

当声明共享变量为volatile后，对这个变量的读/写将会很特别。为了揭开volatile的神秘面纱，下面将介绍volatile的内存语义及volatile内存语义的实现。

3.4.1　volatile的特性

理解volatile特性的一个好方法是把对volatile变量的单个读/写，看成是使用同一个锁对这些单个读/写操作做了同步。下面通过具体的示例来说明，示例代码如下。

class VolatileFeaturesExample {

    volatile long vl = 0L;                    // 使用volatile声明64位的long型变量

    public void set(long l) {

        vl = l;                             // 单个volatile变量的写

    }

    public void getAndIncrement () {

        vl++;                              // 复合（多个）volatile变量的读/写

    }

    public long get() {

        return vl;                        // 单个volatile变量的读

    }

}

假设有多个线程分别调用上面程序的3个方法，这个程序在语义上和下面程序等价。

class VolatileFeaturesExample {

    long vl = 0L;                                 // 64位的long型普通变量

    public synchronized void set(long l) {     // 对单个的普通变量的写用同一个锁同步

        vl = l;

    }

    public void getAndIncrement () {            // 普通方法调用

        long temp = get();              // 调用已同步的读方法

        temp += 1L;                         // 普通写操作

        set(temp);                      // 调用已同步的写方法

    }

    public synchronized long get() {              // 对单个的普通变量的读用同一个锁同步

        return vl;

    }

}

如上面示例程序所示，一个volatile变量的单个读/写操作，与一个普通变量的读/写操作都是使用同一个锁来同步，它们之间的执行效果相同。

锁的happens-before规则保证释放锁和获取锁的两个线程之间的内存可见性，这意味着对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。

锁的语义决定了临界区代码的执行具有原子性。这意味着，即使是64位的long型和double型变量，只要它是volatile变量，对该变量的读/写就具有原子性。如果是多个volatile操作或类似于volatile++这种复合操作，这些操作整体上不具有原子性。

简而言之，volatile变量自身具有下列特性。

可见性。对一个volatile变量的读，总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。

原子性：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。