voliate关键字

voliate关键字详解：

1.内存模型相关概念

物理计算机内存访问图：

任何计算都是在CPU内处理的，那么也就必须涉及到数据读写，但是CPU每次都要和主内存交互读写数据效率太低了，于是有了高速缓存。在程序运行时，会从主内存中复制一份数据到高速缓存中，然后CPU在高速缓存中读写数据，计算完成后，再将结果从高速缓存中返回到主内存里。
在单线程中，上述操作是不会有问题的，但在多线程中就不行了
例如我们让两个线程都进行a=a+1的操作，按常理来说，结果会是2，但是有一下一种情况：
线程1和线程2都从主内存中读数据到高速缓存中，此时他们读的都是a一开始等于0的情况，然后分别在CPU中运算，线程1完成后，将结果a=1返回到主内存中。线程2完成运算后从高速内存将结果返回，还是a=1。那么结果就是两个线程分别做了加一运算，但是结果为1。
也就是说，一个变量在多个CPU中都有缓存就会出现：缓存不一致问题

2.Java内存模型

JMM（Java Memory Model）图：
工作内存其实是缓存、寄存器、编译器优化等笼统概念。

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中（类似于前面说的物理内存），每个线程都有自己的工作内存（类似于前面的高速缓存）。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行，而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存。
这个图可以和物理计算机内存图类比，也会存在缓存不一致问题，并且Java中没有限制编译器为了提高效率对指令进行重排序，所以也会出现指令重排序问题

2.voliate关键字作用

为了解决Java缓存不一致和重排序问题，于是有了voliate关键字。
当一个共享变量被voliate修饰后

1. 保证了这个变量再不同线程的可见性，一个线程修改了它，另一个线程立马知道
2. 禁止指令重排序

前面说了，CPU会在缓存中读写数据，那么加了voliate关键字之后：

1. 会将结果值立马写入主存
2. 使其他线程对应变量的缓存无效，所以需要再次去主存中读取

我们用一段代码理解一下：

static class Counter {
    
    public int flag = 0;
}
public static void main(String[] args) {
    
    Counter counter = new Counter();
    Thread t1 = new Thread(() -> {
    
        while (counter.flag == 0) {
    
            // do nothing
       }
        System.out.println("循环结束!");
   });
    Thread t2 = new Thread(() -> {
    
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("输入一个整数:");
        counter.flag = scanner.nextInt();
   });
    t1.start();
    t2.start();
}

t1线程会一直循环，t2线程会让用户输入一个整数，当用户输入0以外的值时，欲使t1线程循环结束。
但是执行结果是：输入5，t1线程仍在循环。
原因就是我们刚才所说的，t1线程一直读取的是工作内存的数据，工作内存中的flag任然是0，它没有意识到主存中flag的值已经为5了。
那么我们给flag用以voliate关键字修饰之后，就不会出现问题了。t2线程修改了flag值后会马上写入主存，t1线程工作内存的flag缓存会马上作废，从主存中读取flag的新值。

voliate不能保证原子性，它保证了内寸可见性和一定程度上的有序性
一定程度上的有序性是什么意思？
就是说加了voliate修饰的变量，对它的值进行修改的代码行相对位置不会变，不会受到指令重排序的影响
比如：
a，b，c，d没有被voliate关键字修饰
flag被voliate关键字修饰了

a=1;
b=2;
flag=5;
c=4;
d=6;

那么flag的位置一定会在a,b和c,d之间夹着。但是a，b的顺序可能调换，c，d的顺序也可能调换，所以是一定程度上的有序性。