Для чего нужен volatile

1️⃣ Как кратко ответить

volatile используется в Java для обеспечения видимости изменений переменной между потоками. Он гарантирует, что чтение переменной всегда будет происходить из основной памяти, а не из кэша потока, предотвращая проблемы с кэшированием в многопоточных приложениях.

2️⃣ Подробное объяснение темы

В многопоточных приложениях Java переменные могут быть кэшированы потоками для повышения производительности. Это может привести к ситуации, когда один поток изменяет значение переменной, но другие потоки продолжают использовать устаревшее значение из своего кэша. Ключевое слово volatile решает эту проблему, обеспечивая, что все потоки видят актуальное значение переменной.

Как работает volatile

Когда переменная объявлена как volatile, это означает следующее:

1. Видимость изменений: Любое изменение volatile переменной одним потоком становится немедленно видимым для всех других потоков. Это достигается за счет того, что чтение и запись volatile переменной всегда происходит из основной памяти, а не из кэша потока.

2. Запрет переупорядочивания: Компилятор и процессор не могут переупорядочивать операции чтения и записи volatile переменной относительно других операций чтения и записи. Это помогает избежать неожиданных результатов из-за оптимизаций.

Пример использования

Рассмотрим пример, где volatile используется для управления флагом завершения потока:

public class VolatileExample {
    // Объявляем переменную как volatile
    private volatile boolean running = true;
​
    public void start() {
        // Создаем новый поток
        new Thread(() -> {
            while (running) {
                // Выполняем какую-то работу
                System.out.println("Thread is running");
                try {
                    Thread.sleep(1000); // Пауза на 1 секунду
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }
            System.out.println("Thread has stopped");
        }).start();
    }
​
    public void stop() {
        // Изменяем значение переменной, чтобы остановить поток
        running = false;
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        VolatileExample example = new VolatileExample();
        example.start(); // Запускаем поток
​
        try {
            Thread.sleep(5000); // Пауза на 5 секунд
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
​
        example.stop(); // Останавливаем поток
    }
}

Объяснение кода:

• volatile boolean running: Переменная running объявлена как volatile, что гарантирует, что изменения этой переменной одним потоком будут немедленно видны другим потокам.

• start(): Метод создает и запускает новый поток, который выполняет цикл while (running). Этот цикл будет продолжаться до тех пор, пока running равно true.

• stop(): Метод изменяет значение running на false, что приводит к завершению цикла в потоке и его остановке.

• main(): В методе main создается экземпляр VolatileExample, запускается поток, затем через 5 секунд поток останавливается вызовом метода stop().

Зачем это нужно

Использование volatile полезно в ситуациях, когда необходимо обеспечить видимость изменений переменной между потоками без использования более тяжелых механизмов синхронизации, таких как synchronized. Это может быть полезно для простых флагов или счетчиков, где не требуется атомарность операций, но важна видимость изменений.