volatile 是 Java 中的一个关键字，用于修饰变量，主要解决多线程环境下的内存可见性问题和指令重排序问题。

主要作用

1. 保证可见性：当一个线程修改了 volatile 变量的值，新值会立即被刷新到主内存中，其他线程读取时会直接从主内存读取最新值。
2. 禁止指令重排序：防止 JVM 对 volatile 变量相关的代码进行指令重排序优化。

基本用法

public class SharedObject {

public volatile int counter = 0;

}

volatile 的特性

1. 内存可见性保证

没有 volatile 修饰时可能出现的问题：

// 没有 volatile 修饰

boolean running = true;

void work() {

while(running) {

// 工作代码

}

}

void stop() {

running = false;

}

在这个例子中， stop() 方法修改 running 的值后， work() 方法的循环可能不会立即停止，因为工作线程可能在自己的工作内存中保留了 running 的旧值。

使用 volatile 可以解决：

volatile boolean running = true;

2. 禁止指令重排序

volatile 通过插入内存屏障来防止指令重排序，这在单例模式的双重检查锁定中很重要：

class Singleton {

private static volatile Singleton instance;

public static Singleton getInstance() {

if (instance == null) {

synchronized (Singleton.class) {

if (instance == null) {

instance = new Singleton();

}

}

}

return instance;

}

}

如果不使用 volatile， instance = new Singleton() 可能会被重排序，导致其他线程看到未完全初始化的对象。

volatile 的局限性

1. 不保证原子性：volatile 不能替代 synchronized，它不保证复合操作的原子性。

错误示例：

volatile int count = 0;

count++; // 这不是原子操作

count++ 实际上是读-改-写三个操作，volatile 不能保证这三个操作的整体原子性。

2. 不适用于依赖当前值的操作：如 count = count + 1 或 count++

volatile 适用场景

• 状态标志位（如前面示例中的 running ）
• 单次安全发布（如单例模式的双重检查锁定）
• 独立观察（定期发布观察结果供程序使用）
• "开销较低的读-写锁策略"（读远多于写的情况）

volatile 与 synchronized 比较

底层原理

volatile 的实现依赖于 JVM 的内存屏障：

• 写操作前插入 StoreStore 屏障
• 写操作后插入 StoreLoad 屏障
• 读操作前插入 LoadLoad 屏障
• 读操作后插入 LoadStore 屏障

这些屏障保证了 volatile 变量的读写操作不会被重排序，并且写操作后会立即刷新到主内存。