Java：volatile的作用是什么呢？我的理解正确吗？

2025-03-12 14:04:32

推荐回答（3个）

回答（1）：

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。下面是volatile变量的几个例子：
1）. 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）
2）. 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量（Non-automatic variables)
3）. 多线程应用中被几个任务共享的变量
这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题：嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所有这些都要求使用volatile变量。不懂得volatile内容将会带来灾难。
假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑是否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是真正懂得volatile完全的重要性。
1）. 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。
2）. 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。
3）. 下面的函数被用来计算某个整数的平方，它能实现预期设计目标吗？如果不能，试回答存在什么问题：

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int square( volatile int *ptr )
{
return *ptr * *ptr;
}

下面是答案：
1）. 是的。一个例子是只读的状态寄存器。它是volatile因为它可能被意想不到地改变。它是const因为程序不应该试图去修改它。
2）. 是的。尽管这并不很常见。一个例子是当一个中断服务子程序修改一个指向一个buffer的指针时。
3）. 这段代码是个恶作剧。这段代码的目的是用来返指针*ptr指向值的平方，但是，由于*ptr指向一个volatile型参数，编译器将产生类似下面的代码：

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int square( volatile int *ptr )
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}

由于*ptr的值可能在两次取值语句之间发生改变，因此a和b可能是不同的。结果，这段代码可能返回的不是你所期望的平方值！正确的代码如下：

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long square( volatile int *ptr )
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

讲讲个人理解：
关键在于两个地方：
⒈编译器的优化（请高手帮我看看下面的理解）
在本次线程内，当读取一个变量时，为提高存取速度，编译器优化时有时会先把变量读取到一个寄存器中；以后再取变量值时，就直接从寄存器中取值；
当变量值在本线程里改变时，会同时把变量的新值copy到该寄存器中，以便保持一致
当变量在因别的线程等而改变了值，该寄存器的值不会相应改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致
当该寄存器在因别的线程等而改变了值，原变量的值不会改变，从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致
举一个不太准确的例子：
发薪资时，会计每次都把员工叫来登记他们的银行卡号；一次会计为了省事，没有即时登记，用了以前登记的银行卡号；刚好一个员工的银行卡丢了，已挂失该银行卡号；从而造成该员工领不到工资
员工－－原始变量地址
银行卡号－－原始变量在寄存器的备份
⒉ 在什么情况下会出现
1）. 并行设备的硬件寄存器
2）. 一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量（Non-automatic variables)
3）. 多线程应用中被几个任务共享的变量
补充：volatile应该解释为“直接存取原始内存地址”比较合适，“易变的”这种解释简直有点误导人；
“易变”是因为外在因素引起的，像多线程，中断等，并不是因为用volatile修饰了的变量就是“易变”了，假如没有外因，即使用volatile定义，它也不会变化；
而用volatile定义之后，其实这个变量就不会因外因而变化了，可以放心使用了；大家看看前面那种解释（易变的）是不是在误导人
volatile关键字是一种类型修饰符，用它声明的类型变量表示可以被某些编译器未知的因素更改，比如：操作系统、硬件或者其它线程等。遇到这个关键字声明的变量，编译器对访问该变量的代码就不再进行优化，从而可以提供对特殊地址的稳定访问。
使用该关键字的例子如下：

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int volatile nVint;

当要求使用volatile 声明的变量的值的时候，系统总是重新从它所在的内存读取数据，即使它前面的指令刚刚从该处读取过数据。而且读取的数据立刻被保存。
例如：

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volatile int i=10;
int a = i;
// ...

//其他代码，并未明确告诉编译器，对i进行过操作

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int b = i;

volatile 指出 i是随时可能发生变化的，每次使用它的时候必须从i的地址中读取，因而编译器生成的汇编代码会重新从i的地址读取数据放在b中。而优化做法是，由于编译器发现两次从i读数据的代码之间的代码没有对i进行过操作，它会自动把上次读的数据放在b中。而不是重新从i里面读。这样一来，如果i是一个寄存器变量或者表示一个端口数据就容易出错，所以说volatile可以保证对特殊地址的稳定访问。
注意，在vc6中，一般调试模式没有进行代码优化，所以这个关键字的作用看不出来。下面通过插入汇编代码，测试有无volatile关键字，对程序最终代码的影响：
首先，用classwizard建一个win32 console工程，插入一个voltest.cpp文件，输入下面的代码：

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#include
void main( int argc, char * argv[] )
{
int i = 10;
int a = i;
printf( "i= %d", a );
//下面汇编语句的作用就是改变内存中i的值，但是又不让编译器知道
__asm
{
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
int b = i;
printf( "i= %d", b );
}

然后，在调试版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 32
然后，在release版本模式运行程序，输出结果如下：
i = 10
i = 10
输出的结果明显表明，release模式下，编译器对代码进行了优化，第二次没有输出正确的i值。下面，我们把 i的声明加上volatile关键字，看看有什么变化：

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#include
void main( int argc, char * argv[] )
{
volatile int i=10;
int a = i;
printf( "i= %d", a );
__asm
{
mov dword ptr [ebp-4], 20h
}
int b = i;
printf( "i= %d", b );
}

分别在调试版本和release版本运行程序，输出都是：
i = 10
i = 32
这说明这个关键字发挥了它的作用！
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volatile对应的变量可能在你的程序本身不知道的情况下发生改变
比如多线程的程序，共同访问的内存当中，多个程序都可以操纵这个变量
你自己的程序，是无法判定何时这个变量会发生变化
还比如，他和一个外部设备的某个状态对应，当外部设备发生操作的时候，通过驱动程序和中断事件，系统改变了这个变量的数值，而你的程序并不知道。
对于volatile类型的变量，系统每次用到他的时候都是直接从对应的内存当中提取，而不会利用cache当中的原有数值，以适应它的未知何时会发生的变化，系统对这种变量的处理不会做优化——显然也是因为它的数值随时都可能变化的情况。

回答（2）：

概括起来就是你使用的系统是双核的，两个进程同时修改x的值，并且同时开始同时完成，那么会发生什么情况？无法保证，谁先修改就谁先生效，但是如果同时完成，假设A先获得了修改主内存的权限，B想操作，就必须等待A完成，操作系统不会运行两个线程同时修改同一块内存，因此A改完的东西就会被B覆盖
不可以保证,volatile只是保证jvm不会对该变量进行代码优化，任何修改和读取都必须从主内存中读取，并没有保证说A线程修改完成之后B线程才能修改

下面是网上找的资料：
线程对变量的所有操作（读取、赋值等）都必须在工作内存中进行，而不能直接读写主内存中的变量（根据Java虚拟机规范的规定，volatile变量依然有共享内存的拷贝，但是由于它特殊的操作顺序性规定——从工作内存中读写数据前，必须先将主内存中的数据同步到工作内存中，所有看起来如同直接在主内存中读写访问一般）

Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性，但是不具备原子特性。这就是说线程能够自动发现 volatile 变量的最新值。Volatile 变量可用于提供线程安全，但是只能应用于非常有限的一组用例：多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值之间没有约束。因此，单独使用 volatile 还不足以实现计数器、互斥锁或任何具有与多个变量相关的不变式（Invariants）的类（例如 “start <=end”）。

回答（3）：

volatile 要求JVM保证线程改变 x 后能立即应用到所有线程，否则有些线程中的x与实际值可能是不同步的（由于缓冲机制）

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