让开发者也看懂的volatile和happens-before

volatile

volatile关键字是一个Java关键字，它可以修饰变量，以确保在多线程环境中，一个线程对该变量的修改能够立即被其他线程看到。volatile关键字通过在编译器和硬件层面采取措施来保证变量的可见性，具体来说，volatile关键字可以防止编译器对volatile变量进行重排序，并确保在多线程环境中，对volatile变量的写操作立即被其他线程看到。

可见性问题

在多线程环境中，当多个线程同时访问共享变量时，可能会出现可见性问题。可见性问题是指一个线程对共享变量的修改不能被其他线程立即看到。这可能是由于编译器对代码进行了重排序，或者由于硬件体系结构对内存访问进行了重新排序。

happens-before原则

happens-before原则是Java中用于判断两个事件之间是否存在happens-before关系的一组规则。happens-before关系是指一个事件发生在另一个事件之前，并且这两个事件之间存在因果关系。happens-before原则可以帮助我们理解volatile关键字的语义和行为。

volatile关键字和happens-before原则

volatile关键字可以保证在多线程环境中，一个线程对volatile变量的修改能够立即被其他线程看到。这是因为volatile关键字可以确保在对volatile变量进行写操作时，该操作立即被写入主内存，并且其他线程对该volatile变量的读操作立即从主内存中读取数据。happens-before原则规定，如果一个线程对volatile变量进行写操作，那么该操作立即happens-before其他线程对该volatile变量的读操作。这意味着其他线程对该volatile变量的读操作将立即看到该线程对该volatile变量的修改。

volatile关键字的示例代码

public class VolatileExample {

    private volatile int counter = 0;

    public void incrementCounter() {
        counter++;
    }

    public int getCounter() {
        return counter;
    }

    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                example.incrementCounter();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
                System.out.println(example.getCounter());
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();

        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Final counter value: " + example.getCounter());
    }
}

在这段代码中，我们创建了一个volatile变量counter，并创建了两个线程。线程1对counter变量进行自增操作，线程2对counter变量进行读操作。由于counter变量是volatile的，因此线程2能够立即看到线程1对counter变量的修改。因此，这段代码的输出将是Final counter value: 2000000。

结论

volatile关键字是Java中用于解决多线程可见性问题的一个重要工具。它可以通过保证在多线程环境中，一个线程对共享变量的修改能够立即被其他线程看到来确保多线程程序的正确执行。happens-before原则是Java中用于判断两个事件之间是否存在happens-before关系的一组规则。它可以帮助我们理解volatile关键字的语义和行为。