volatile关键字的如何保证内存可见性，为啥不保证原子性

首先，我们来一段程序演示一下


/**
 * @program: mayun-quick_Netty
 * @description: volatile关键字的如何保证内存可见性
 * @author: Mr.Liu
 * @create: 2019-11-17 12:56
 **/
public class volatileTest {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadDemo td = new ThreadDemo();
        new Thread(td).start();
        while(true){
            if (td.isTag()){
                System.err.println("================>>"+td.isTag());
                break;
            }
        }
    }

}
class ThreadDemo implements Runnable{
    private boolean tag = false;
    public boolean isTag(){
        return tag;
    }
    public void setTag(boolean tag){
        this.tag = tag;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(2000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        tag = true;
        System.out.println("tag = "+tag);
    }
}

有两个线程，一个修改tag的值为true，主线程获取tag的值做判断，结果：

主线程未结束，当前tag的值还是false,所以没有打印========>>>true的值.
按理通过Runnable创建的线程访问的应该是共享数据，那为什么会出现这种情况？这就涉及到内存可见性。

JVM会为每个线程分配一个独立缓存提高效率

那么这个两个线程，一个是读(主线程)，一个是写(线程1)，我们让线程1睡了2s，说明，线程1先执行，每个线程都有一个独立的缓存，也就是说当线程1需要对主存的共享数值进行改变，它需要先把这个flag复制一份到缓存区中，

然后修改，将来再把这个值写回主存去，在写之前，主线程来了，它要读取现在在内存里面的值，现在是false，当然有一种情况，就是线程1在某个机会将flag=true写回去，

当时主线程用了while(true)，这句话调用了系统底层代码，效率极高，高到主线程没有机会再次读取内存，这就是线程对共享数据操作的不可见。

内存可见性问题：当多个线程操作共享数据时，彼此不可见。
如何解决？同步锁。改写main方法

 ThreadDemo td = new ThreadDemo();
        new Thread(td).start();
        while(true){
            synchronized (td){
                if (td.isTag()){
                    System.err.println("================>>"+td.isTag());
                    break;
                }
            }
        }

但是用了锁，代表效率极低，但是我现在我不想加锁，但是有存在内存可见性的问题，我该怎么办？

关键字volatile：当多个线程进行操作共享操作时，可以保证内存中的数据可见。(内存栅栏，实时刷新)
被volatile关键字修饰的变量，在每个写操作之后，都会加入一条store内存屏障命令，此命令强制工作内存将此变量的最新值保存至主内存；在每个读操作之前，都会加入一条load内存屏障命令，此命令强制工作内存从主内存中加载此变量的最新值至工作内存。

我们可以认为它是直接在主存操作的，这个实时刷新的操作相比不加，性能略低，但是比加锁的效率显然高很多，低在哪？加了这关键字，JVM就不能进行指令重排序，无法优化代码执行。

//修改代码中这个，添加了volatile关键字
private volatile boolean tag = false;

volatile相对synchronized是一种轻量级同步策略。但是注意：

volatile不具备互斥性
volatile不能保证变量的原子性

Java中long和double赋值不是原子操作，因为先写32位，再写后32位，分两步操作,这样就线程不安全了。如果改成下面的就线程安全了

private volatile long number = 8;

那么，为什么是这样？volatile关键字难道可以保证原子性？
volatile仅仅用来保证该变量对所有线程的可见性，但不保证原子性。但是我们这里的例子，volatile似乎是有时候可以代替简单的锁，似乎加了volatile关键字就省掉了锁。这不是互相矛盾吗

其实如果一个变量加了volatile关键字，就会告诉编译器和JVM的内存模型：这个变量是对所有线程共享的、可见的，每次jvm都会读取最新写入的值并使其最新值在所有CPU可见。所以说的是线程可见性，没有提原子性。

下面我们用一个例子说明volatile没有原子性，不要将volatile用在getAndOperate场合（这种场合不原子，需要再加锁，如i++），仅仅set或者get的场景是适合volatile的。
例如你让一个volatile的integer自增（i++），其实要分成3步：

1）读取volatile变量值到local；
2）增加变量的值；
3）把local的值写回，让其它的线程可见。

这3步的jvm指令为：

mov    0xc(%r10),%r8d ; Load
inc    %r8d           ; Increment
mov    %r8d,0xc(%r10) ; Store
lock addl $0x0,(%rsp) ; StoreLoad Barrier

注意最后一步是内存屏障。
什么是内存屏障（Memory Barrier）？
内存屏障（memory barrier）是一个CPU指令。基本上，它是这样一条指令：

a) 确保一些特定操作执行的顺序；
b) 影响一些数据的可见性(可能是某些指令执行后的结果)。

编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序，使性能得到优化。

插入一个内存屏障，相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行，后于这个命令的必须后执行。

内存屏障另一个作用是强制更新一次不同CPU的缓存。

上面的中间的几步（从Load到Store）是不安全的，中间如果其他的CPU修改了值将会丢失
所以volatile保证变量对线程的可见性，但不保证原子性

参考：https://www.cnblogs.com/figsprite/p/10779904.html

文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/64713.html

volatile关键字的如何保证内存可见性，为啥不保证原子性

volatile关键字的如何保证内存可见性，为啥不保证原子性

首先，我们来一段程序演示一下

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