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并发编程中，有三个非常重要的概念：
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原子性：提供了一种互斥访问，同一时刻只能有一个线程对它进行操作
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可见性：一个线程对主内存对修改可以及时的被其他线程观察到
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有序性：一个线程观察其他线程的指令行执行顺序，由于指令重新排序的存在，该观察结果一般杂乱无序
而 volatile 关键字能够保证以下两点：
- 可见性（Visibility）：
当一个线程修改了一个volatile变量的值时，这个新值会立即被写入到主内存中，而不会先缓存在线程的本地内存中。同时，当其他线程读取这个volatile变量时，它们会直接从主内存中读取最新的值，而不会使用本地缓存中的旧值。这样就确保了多个线程之间对共享变量的操作是可见的。
- 禁止指令重排序（Prevents Instruction Reordering）：
volatile关键字会禁止指令重排序优化，即在代码中volatile变量之前的操作不会被重排序到volatile变量之后，也不会被重排序到volatile变量之后的操作之前。这样可以确保指令的顺序按照程序的顺序执行，避免了可能会影响多线程程序正确性的指令重排序。
需要注意的是，虽然volatile关键字能够保证可见性和禁止指令重排序，但它并不能保证原子性，即不保证多线程操作的原子性。
另外，volatile 和 CAS（Compare and Swap，比较并交换）通常结合在一起使用，主要用于多线程编程中实现原子操作，特别是在并发环境下确保数据的一致性和可见性。
关于 CAS，java.util.concurrent.atomic包提供了一系列原子操作的类，其中就包括了基于 CAS 的实现。最常见的就是java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger、java.util.concurrent.atomic.AtomicLong等，它们提供了诸如compareAndSet()等方法，用于在不使用锁的情况下进行原子性的操作。CAS 的使用可以提高并发性能，因为它避免了使用锁带来的线程阻塞和上下文切换。
使用 volatile 和 CAS 来实现一个线程安全的计数器：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class VolatileCASExample {
private volatile int counter = 0;
public int getCounter() {
return counter;
}
public void increment() {
int currentValue;
int newValue;
do {
currentValue = counter; // 获取当前值
newValue = currentValue + 1; // 计算新值
} while (!compareAndSwap(currentValue, newValue)); // CAS 操作，如果失败则重试
}
private synchronized boolean compareAndSwap(int expect, int update) {
if (counter == expect) { // 检查当前值是否与期望值相等
counter = update; // 如果相等，则更新为新值
return true;
}
return false;
}
public static void main(String[] args) {
final VolatileCASExample example = new VolatileCASExample();
final AtomicInteger total = new AtomicInteger(0);
// 创建多个线程并发增加计数器值
Runnable task = () -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
example.increment();
total.incrementAndGet();
}
};
// 启动多个线程
Thread[] threads = new Thread[10];
for (int i = 0; i < threads.length; i++) {
threads[i] = new Thread(task);
threads[i].start();
}
// 等待所有线程完成
for (Thread thread : threads) {
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 输出计数器的最终值
System.out.println("Final counter value: " + example.getCounter());
System.out.println("Total increments: " + total.get());
}
}提醒：本文发布于438天前，文中所关联的信息可能已发生改变，请知悉！
