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volatile关键字如何保证线程安全？

  • Post category:Java

当一个变量被标记为volatile时，表示这个变量可能会被多个线程同时访问，需要保证线程之间对该变量的读写操作是线程安全的。volatile关键字的作用是告诉编译器，该变量不应该被优化或缓存，每次对该变量的访问都要从内存中读取或写入。

volatile关键字通常用于线程间通信，特别是在对于某一个变量的修改在其他线程所需使用时，以确保其可见性和一致性。常见的使用场景有：

1.标志位变量
指示线程是否需要执行某个操作。其中，一个线程比如将一个flag设置为true，其他线程需要不断地监视这个变量，一旦flag为true时，就采取相应的操作。这时应该将flag的声明前加上volatile关键字，否则线程为了提高效率会优化读写，可能出现不同步的问题。

示例代码如下：

public class VolatileFlag extends Thread {
  private static volatile boolean flag = false;

  public void run() {
    while (!flag) {
      // do something
    }
    System.out.println("Flag has been set to true");
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    new VolatileFlag().start();
    Thread.sleep(1000);
    flag = true;
    System.out.println("Flag has been set to true");
  }
}

在上述代码中，我们通过将flag变量声明为volatile，确保了flag变量对于不同线程的修改是可见的，从而保证了线程之间的正确通信。

2.单例模式
单例模式的使用场景是一个对象需要在应用的生命周期内保持唯一，这时候可以利用静态的单例对象，在需要时创建，保证唯一性。使用volatile关键字可以确保该单例对象的正确性和一致性。

示例代码如下：

public class Singleton {
  private static volatile Singleton instance;

  private Singleton() {}

  public static Singleton getInstance() {
    if (instance == null) {
      synchronized (Singleton.class) {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
      }
    }
    return instance;
  }
}

在上述代码中，我们先判断单例对象是否已经被创建，如果没有，则进行同步的创建。在将instance声明为volatile之后，可以确保对单例对象的读取和写入操作对所有线程是可见的，保证了单例对象的正确性和一致性。

总之，volatile关键字确保某一变量的正确性和可见性，适用于多线程环境下，不同线程对某一变量的读写操作需要经过同步处理的情况。但是需要注意的是，volatile不能保证原子性，对于多个操作之间存在相互依赖的情况，需要使用其他的线程同步机制，例如synchronized或Lock。

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