面试题：Java中如何通过volatile关键字解决可见性问题

Question

在Java内存模型下，解释volatile关键字是如何保证变量的可见性的，并举出一个简单代码示例说明。

Answer 1

volatile关键字保证可见性原理

当一个变量被声明为volatile时，它会有以下特性来保证可见性：

1. 禁止指令重排序：volatile变量相关的操作不会和其他指令重排序，确保对volatile变量的写操作会在其他操作之前执行完成，并且对volatile变量的读操作会在其他操作之后执行开始。
2. 内存屏障：在写操作时，会在写操作后插入一个写屏障，保证在写屏障之前的所有写操作都刷新到主内存中；在读操作时，会在读操作前插入一个读屏障，保证在读屏障之后的读操作都能读到主内存中的最新值。这样，当一个线程修改了volatile变量的值，其他线程能够立即看到这个修改。

代码示例

public class VolatileExample {
    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            System.out.println("子线程开始执行");
            while (!flag) {
                // 等待flag变为true
            }
            System.out.println("子线程结束执行");
        }).start();

        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        flag = true;
        System.out.println("主线程修改flag为true");
    }
}

在上述代码中，子线程会一直循环等待flag变为true。主线程在休眠1秒后将flag设置为true。由于flag被声明为volatile，主线程修改flag的值后，子线程能够立即看到这个变化，从而结束循环。如果flag没有声明为volatile，子线程可能永远无法感知到flag的变化，因为子线程可能会从自己的工作内存中读取到旧的flag值。