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題目描述
談談你對volatile關鍵字的理解。
題目分析
在Java面試中，尤其是有關多線程方面知識的考查，volatile關鍵字只會遲到，不會缺席。對volatile關鍵字的理解，不僅是對多線程編程實踐的考查，更要求對程序執行過程和原理的把握。volatile是JVM提供的最輕量級的同步機制，但由於其不容易被正確、完整的理解，在實際工作中，很多程序員都會繞道而行。因此，在面試過程中也很容易載跟頭。不僅如此，全面瞭解volatile關鍵字，對理解多線程操作很有幫助。接下來，隨菜雞一起去看看吧。
題目解答
開宗明義，volatile關鍵字的作用主要有兩個：可見性與禁止指令重排序優化。但僅僅這樣回答顯然不能滿足面試官的要求，還需要闡述個人理解和一些細節上的說明。
可見性，保證被volatile關鍵字修飾的變量(以下簡稱volatile變量)對所有線程可見。從邏輯上看，volatile變量對所有線程是立即可見的，也就是說，對volatile變量的寫操作會立刻反映到其他線程當中。
爲什麼強調是從邏輯上看呢？因爲，從物理存儲角度看，各個線程的工作內存中volatile變量可以不一致，但每次使用之前都會進行刷新，因此，邏輯上是一致的。volatile的特殊規則保證了新值能立即同步到主內存，並且store和write操作是連續的，每次使用前立即從主內存刷新，並且read和load操作是連續的。
但這並不意味着，使用volatile變量能保證線程安全。衆所周知(其實也不一定)，Java中的運算操作符並非原子操作，因此，volatile變量的運算並不是線程安全的。最常見的例子便是形如i++的自增運算。
public class IncreaseTest {
public static volatile int i = 0;
// 非線程安全，因爲自增運算不是原子操作
public static void increase() {
i++;
}
}
禁止指令重排序優化，防止機器級別的指令重排序優化造成併發編程中的錯誤。什麼是指令重排序呢？指令重排序就是處理器在保證程序能得出正確的執行結果的前提下，允許指令執行順序的改變。這是基於優化提高效率的考慮。而在併發編程情況下，這種優化很容易是自作聰明的表現，導致一系列難以排查的問題。在《深入理解Java虛擬機》一書中，周志明老師用單例懶漢式實現的彙編代碼進行了舉例，說明了volatile關鍵字通過在指令中添加內存屏障的方式禁止了指令重排序，菜雞在這裏要說明兩點：
加volatile關鍵字主要是爲了在instance變量被初始化爲Singleton實例時，避免指令重排序導致的多線程不能正確處理instance變量，而由第一條可知，由於volatile的可見性，在instance變量初始化完成之後，立刻反映到其他線程當中，也就可以一定程度上避免新加入的線程對鎖的競爭。
書中對於單例的懶漢式實現出現了一些小失誤，並未給出私有的構造方法，菜雞對這段代碼進行了補全如下。
public class Singleton {
private volatile static Singleton instance;
// 私有構造方法
private Singleton() {}
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}
以上便是菜雞關於volatile關鍵字的一些理解，供大家參考。
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