近些天，學習模拟實作線程池，僅僅聽到線程兩個字，就讓人不寒而栗。剛開始接觸多線程程式設計，确實很難，多線程程式設計要結合很多很多的計算機底層知識，如作業系統，計算機組成原理等。這篇部落格，是我對volatile關鍵字的一個初探。
首先，開始的代碼是這樣的（代碼很簡單，很短，是以，可以認真看看）
ThreadOperate類，我自己定義的一個類，實作了Runnable接口
public class ThreadOperate implements Runnable {
private static int id;
private boolean goon;
private int currentId;
public ThreadOperate() {
goon = true;
currentId = ++id;
new Thread(this, "Thread-" + currentId).start();
}
public void closeThread() {
System.out.println("收到結束線程【" + Thread.currentThread().getName() + "】的指令");
goon = false;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("線程【" + Thread.currentThread().getName() + "】開始執行");
while (goon) {
int sum = 0;
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
sum += i;
}
i = sum;
}
System.out.println("線程【" + Thread.currentThread().getName() + "】已經結束!");
}
}
Test類：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 建立三個線程
ThreadOperate[] to = new ThreadOperate[3];
for (int i = 0; i < to.length; i++) {
to[i] = new ThreadOperate();
System.out.println(i + "---" + to[i].hashCode());
}
// 結束線程
for (int i = 0; i < to.length; i++) {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("準備結束【" + i + "---" + to[i].hashCode() + "】線程");
to[i].closeThread();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
看吧，看完代碼後，不妨結合自己對線程的了解，猜一猜程式的執行結果是什麼樣的？我剛開始認為，建立3個線程，令goon等于false，然後線程結束。可是，事實并不是這樣， 來一起看一看結果。
注意看，左邊的停止按鈕一直處于紅色狀态，說明程式一直在運作，如果你的電腦組態不是很好，你也可以明顯的聽到電腦風扇加速轉動的聲音。。。
我的了解：程式開始建立了三個線程，接下來的時間裡，三個線程開始并發執行。run（）方法裡面的while（goon）一直死循環執行，通過new ThreadOperate()操作，使goon為true，但goon沒有volatile關鍵字，會被編譯器優化，goon的值被存到cpu緩存裡面去。即每個線程讀取goon變量的值時，都會從cpu緩存裡面讀取，是以，讀取到的goon值永遠都是true，是以會一直死循環，線程不會結束。
那麼，到底如何解決這個問題呢，說實話，很簡單，隻需要給goon加上volatile關鍵字即可。所有，我們一起來看一看volatile關鍵字，以下内容為我百度整理而來。
volatile關鍵字
1、volatile定義的變量，用來確定将變量的更新操作通知到其他線程。當把變量聲明為volatile類型後，編譯器與運作時都會注意到這個變量是共享的，是以不會将該變量上的操作與其他記憶體操作一起重排序。volatile變量不會被緩存在寄存器或者對其他處理器不可見的地方，是以在讀取volatile類型的變量時總會傳回最新寫入的值。
2、一旦一個共享變量（類的成員變量、類的靜态成員變量）被volatile修飾之後，那麼就具備了兩層語義：
1）保證了不同線程對這個變量進行操作時的可見性，可見性是指，在多線程環境，共享變量的操作對于每個線程來說，都是記憶體可見的，也就是每個線程擷取的volatile變量都是最新值；并且每個線程對volatile變量的修改，都直接重新整理到主存。
2）禁止進行指令重排序。
3、在通路volatile變量時不會執行加鎖操作，是以也就不會使執行線程阻塞，是以volatile變量是一種比sychronized關鍵字更輕量級的同步機制。
4、當對非 volatile 變量進行讀寫的時候，每個線程先從記憶體拷貝變量到CPU緩存中。如果計算機有多個CPU，每個線程可能在不同的CPU上被處理，這意味着每個線程可以拷貝到不同的 CPU cache 中。當一個共享變量被volatile修飾時，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他線程需要讀取時，它會去記憶體中讀取新值。如下圖
而聲明變量是 volatile 的，JVM 保證了每次讀變量都從記憶體中讀，跳過 CPU cache 這一步。
5、
volatile
會在生成的位元組碼中加入一條
lock
指令，這個指令有兩個作用：
- 将目前處理器緩存寫回到記憶體
- 使其它線程的cpu緩存失效
這樣其它線程再次讀取該變量的時候就會重新去記憶體中擷取，得到最新值。
經過以上閱讀，我們就可以對程式進行修改了。給goon增加volatile關鍵字，使goon的值從cpu緩存寫回到記憶體中（寫回到記憶體，讀取速度當然沒有在高速cache的讀取速度快）。這樣，當給goon指派為true時，就是把記憶體中的goon值改為true，要關閉線程時，就給goon指派為false時，即把記憶體中的goon改為false，這樣，在while循環執行的時候，是從記憶體中讀取goon的值，自然就不會造成死循環了。
來看結果：
可以清楚的看到，小紅按鈕變灰了！即線程結束了！！
以下是從彙編角度進行分析：
while (goon) {
int sum = 0;
int i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
sum += i;
}
i = sum;
}
假設i這個局部變量的偏移量為-4，i的首位址應該是edp[-4]。
i++對應的彙編語言：
mov cx, edp[-4]
loop:
inc cx
cmp cx, 10
jl loop:
可以看出，每次都是i的首位址對應的值和10比較。i這個局部變量并沒有做任何的操作，寄存器cx隻是接收了i的首位址，然後就自己玩去了，根本不管i的死活。
如果對變量i增加volitale關鍵字，則，将使用下面的彙編：
loop:
mov ecx, edp[-4]
inc ecx
mov edp[-4], ecx
cmp ecx, 10
jl loop
以上代碼可以了解為這樣的：
ecx = i;
++ecx;
i = ecx;
if (ecx < 10) goto loop:
從彙編的角度，可以對volatile關鍵字進行更深一步的了解。
volatile的本質就是，禁止變量的寄存器優化！
如有錯誤，還請指點或評論。