一位6年工作经验的小伙伴，在某里二面的时候被问到“volatile”关键字。然后，就没有然后了…

同样，还有一位4年的小伙伴，去某团面试也被问到“volatile 关键字“。然后，也没有然后了…

volatile关键字是Java并发编程中的一个重要的关键字，这个问题确实问得比较底层了。难道大厂现在都这么卷了吗？那今天呢，我给大家分享一下我的理解，希望能够帮助到大家。

1、volatile的作用

volatile 关键字呢，有两个作用：

第1个，是可以保证在多线程环境下共享变量的可见性。

第2个，是可以屏蔽在多线程环境下CPU的指令重排。

下面，我给大家详细介绍一下可见性和屏蔽指令重排以及volatile的工作原理。

2、原理分析

先来看变量的可见性，简单来说，就是指当某一个线程对共享变量的修改，其他线程可以立刻看到修改之后的值。其实这个可见性问题，我认为本质上是由以下两个方面造成的。

首先是，CPU的高速缓存。在 CPU 里面设计了三级缓存去解决 CPU 运算效率和内存 IO 效率问题，但是有带来了缓存的一致性问题，而在多线程并行执行的情况下，缓存一致性就会导致可见性问题。

所以，对于增加了 volatile 关键字修饰的共享变量，JVM 虚拟机会自动增加一个#Lock 汇编指令，这个指令会根据 CPU 型号自动添加总线锁或/缓存锁。

我简单介绍一下这两种锁：

总线锁是锁定了 CPU 的前端总线，从而导致在同一时刻只能有一个线程去和内存通信，这样就避免了多线程并发造成的可见性。

缓存锁是对总线锁的优化，因为总线锁导致了 CPU 的使用效率大幅度下降，所以缓存锁只针对 CPU 三级缓存中的目标数据加锁，缓存锁是使用 MESI 缓存一致性来实现的。

然后，就是屏蔽指令重排，就是指屏蔽CPU指令重排序。意思是在多线程环境下，CPU指令的编写顺序和执行顺序不一致，从而导致可见性问题，为了提升 CPU 的利用率，CPU引入了StoreBuffer 机制，而这一种优化机制会导致 CPU 的乱序执行。当然为了避免这样的问题，CPU 提供了内存屏障指令，上层应用可以在合适的地方插入内存屏障来避免 CPU 指令重排序问题。而volatile就是通过设置内存屏障来禁止指令重排。

volatile内存屏障实现原理主要从以下两个方面来分析：

第1个是：volatile会在变量写操作的前后加入两个内存屏障，来保证前面的写指令和后面的读指令是有序的，如图所示：

第2个是：volatile在变量的读操作后面插入两个指令，禁止后面的读指令和写指令重排序。，如图所示：

volatile其实可以看作是轻量级的synchronized，虽然说volatile不能保证原子性，但是如果在多线程下的操作本身就是原子性操作（例如赋值操作），那么使用volatile会优于synchronized。以上就是我对volatile 关键字的理解。

并发编程是每个程序员必须要掌握好的领域，它里面涵盖的设计思想、和并发问题的解决思路、以及作为一个并发工具，都是非常值得深度研究的。

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