Java 中的 volatile 关键字有什么作用？

总结性回答

volatile 是 Java 中的一个关键字，主要用于保证变量的可见性和禁止指令重排序。它确保多线程环境下对变量的修改能够立即对其他线程可见，并且防止 JVM 对相关指令进行重排序优化。

详细解释

1. 保证可见性

在 Java 内存模型中，每个线程都有自己的工作内存，线程对变量的操作首先在工作内存中进行，然后再同步到主内存。volatile 关键字的主要作用就是：

当一个线程修改了 volatile 变量的值，新值会立即被刷新到主内存
当其他线程读取该变量时，会直接从主内存中获取最新值，而不是使用本地工作内存中的缓存值

这解决了多线程环境下的"可见性"问题，确保一个线程对变量的修改对其他线程立即可见。

2. 禁止指令重排序

JVM 和处理器为了提高性能，可能会对指令进行重排序优化。volatile 通过插入内存屏障（Memory Barrier）来：

禁止 volatile 写操作之前的任何读写操作被重排序到写操作之后
禁止 volatile 读操作之后的任何读写操作被重排序到读操作之前

这保证了 volatile 变量相关操作的执行顺序与程序代码中的顺序一致。

3. 使用场景

volatile 适用于以下场景：

状态标志：简单的布尔状态标志

volatile boolean running = true;

public void stop() {
    running = false;
}

单例模式的双重检查锁定（Double-Checked Locking）

private volatile static Singleton instance;

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

4. 局限性

需要注意的是，volatile 并不能保证原子性。对于复合操作（如 i++），仍然需要使用同步机制（如 synchronized 或 Atomic 类）来保证线程安全。

5. 与 synchronized 的区别

特性	volatile	synchronized
可见性	保证	保证
原子性	不保证	保证
阻塞	不会阻塞	可能阻塞
性能	更高	较低
使用范围	变量	变量、方法、代码块

volatile 是一种轻量级的同步机制，适用于简单的状态标志或单次读/写操作，而 synchronized 适用于需要保证原子性的复合操作。