在Java中什么时候需要使用volatile关键字？

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在Java中什么时候需要使用volatile关键字？

这个问题在这里已经有了答案:

volatile关键字有什么用?

“Volatile”关键字用于什么?

我已经阅读过何时在Java中使用“volatile”?但我仍感到困惑。我该如何知道何时应该将变量标记为volatile？如果我标记错误，无论是在需要时省略了volatile，还是在不需要volatile时加上了它，会发生什么？在多线程代码中解决哪些变量应该是volatile的时候有什么经验法则？

admin 更改状态以发布 2023年5月22日
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在无锁算法中，volatile是最有用的。当您没有使用锁来访问保存共享数据的变量，并且您希望一个线程所做的更改对另一个线程可见，或者您希望创建一个“happens-after”关系以确保计算不会被重新排序，从而确保更改在适当的时间变得可见时，您可以将该变量标记为volatile。

JMM Cookbook描述了哪些操作可以重新排序，哪些操作不能重新排序。

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当你想让成员变量被多个线程访问，但不需要复合原子性时（不确定这是否是正确的术语），可以使用它。

class BadExample {
    private volatile int counter;
    public void hit(){
        /* This operation is in fact two operations:
         * 1) int tmp = this.counter;
         * 2) this.counter = tmp + 1;
         * and is thus broken (counter becomes fewer
         * than the accurate amount).
         */
        counter++;
    }
}

上面是个不好的例子，因为你需要复合原子性。

 class BadExampleFixed {
    private int counter;
    public synchronized void hit(){
        /*
         * Only one thread performs action (1), (2) at a time
         * "atomically", in the sense that other threads can not 
         * observe the intermediate state between (1) and (2).
         * Therefore, the counter will be accurate.
         */
        counter++;
    }
}

现在来看一个有效的例子：

 class GoodExample {
    private static volatile int temperature;
    //Called by some other thread than main
    public static void todaysTemperature(int temp){
        // This operation is a single operation, so you 
        // do not need compound atomicity
        temperature = temp;
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        while(true){
           Thread.sleep(2000);
           System.out.println("Today's temperature is "+temperature);
        }
    }
}

现在，为什么不能只使用private static int temperature呢？事实上，你可以（指的是你的程序不会崩溃之类的），但其他线程对temperature的更改并不一定对主线程“可见”。

基本上这意味着，如果不使用volatile，你的应用程序甚至可能一直写入今天的温度为0，如果你不使用volatile，这种情况是可能发生的（在实践中，该值往往最终变得可见）。但是，当必要时，你不应冒不使用volatile所带来的风险，因为这可能会导致严重的错误（由于“未完全构建的对象”等引起的）。

如果在不需要volatile的地方放置volatile关键字，它不会影响你的代码的正确性（即行为不会改变）。在性能方面，它将取决于JVM实现。理论上，你可能会因为编译器无法重排序优化、必须使CPU缓存失效等而获得微小的性能降级，但是同样的，编译器可以证明你的字段不会被多个线程访问，并完全移除volatile关键字的效果，并编译成相同的指令。

编辑：
回应此评论：

好的，但为什么我们不能将todaysTemperature同步化并创建一个同步的获取temperature的方法？

你可以这样做，它会正确运作。你可以用volatile实现的任何事情都可以用synchronized完成，但反过来不行。有两个原因你可能更喜欢volatile（如果可以的话）：

  1. 较少的错误倾向：这取决于上下文，但在许多情况下，使用volatile比使用锁更不容易出现并发错误，如持有锁时阻塞、死锁等。
  2. 更高的性能：在大多数JVM实现中，volatile的吞吐量和延迟可能显着更高。然而，在大多数应用程序中，差异过小而不值得关注。
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