面试官：volatile如何保证可见性的，具体如何实现？

news2024/12/28 19:31:34

写在开头

在之前的几篇博文中，我们都提到了 volatile 关键字，这个单词中文释义为：不稳定的，易挥发的，在Java中代表变量修饰符，用来修饰会被不同线程访问和修改的变量，对于方法，代码块，方法参数，局部变量以及实例常量，类常量多不能进行修饰。

自JDK1.5之后，官网对volatile进行了语义增强，这让它在Java多线程领域越发重要！因此，我们今天就抽一晚上时间，来学一学这个关键字，首先，我们从标题入手，思考这样的一个问题：

volatile如何保证可见性，具体如何实现的？

带着疑问，我们继续往下阅读！

volatile如何保证可见性

volatile保证了不同线程对共享变量进行操作时的可见性，即一个线程修改了共享变量的值，共享变量修改后的值对其他线程立即可见。

我们先通过之前写的一个小案例来感受一下什么是可见性问题：

【代码示例1】

public class Test {
    //是否停止 变量
    private static boolean stop = false;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //启动线程 1，当 stop 为 true，结束循环
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程 1 正在运行...");
            while (!stop) ;
            System.out.println("线程 1 终止");
        }).start();
        //休眠 1 秒
        Thread.sleep(1000);
        //启动线程 2， 设置 stop = true
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程 2 正在运行...");
            stop = true;
            System.out.println("设置 stop 变量为 true.");
        }).start();
    }
}

输出：

线程 1 正在运行...
线程 2 正在运行...
设置 stop 变量为 true.

原因：
我们会发现，线程1运行起来后，休眠1秒，启动线程2，可即便线程2把stop设置为true了，线程1仍然没有停止，这个就是因为 CPU 缓存导致的可见性导致的问题。线程 2 设置 stop 变量为 true，线程 1 在 CPU 1上执行，读取的 CPU 1 缓存中的 stop 变量仍然为 false，线程 1 一直在循环执行。
在这里插入图片描述
那这个问题怎么解决呢？很好解决！我们排volatile上场可以秒搞定，只需要给stop变量加上volatile修饰符即可！

【代码示例2】

//给stop变量增加volatile修饰符
private static volatile boolean stop = false;

输出：

线程 1 正在运行...
线程 2 正在运行...
设置 stop 变量为 true.
线程 1 终止

从结果中看，线程1成功的读取到了线程而设置为true的stop变量值，解决了可见性问题。那volatile到底是什么让变量在多个线程之间保持可见性的呢？请看下图！
在这里插入图片描述
如果我们将变量声明为 volatile ，这就指示 JVM，这个变量是共享且不稳定的，每次使用它都到主存中进行读取，具体实现可总结为5步。