装饰模式

先说结论. volatile 降低了并发风险而非解决了风险. volatile 并不是万能的且用且珍惜.
volatile 只能保证读当前值的准确. 但毕竟任意操作一定是另一条指令.
使用了volatile只是会降低分析复杂代码的成本.尽量保护 volatile 变量的准确性.

0x00 Java 中 volatile 的原理

可见性：

• 当一个线程修改了一个 volatile 变量的值，其他线程能够立即看到这个变化。
• 这是因为 JVM 规范要求 volatile 变量的写操作会将新值直接写入主内存，并且通知其他线程该变量已被修改。
• 同样，volatile 变量的读操作会从主内存中读取该变量的最新值。

禁止指令重排序：

• 在编译器和处理器优化代码时，可能会对代码进行重排序以提高执行效率。
• 但是这种重排序可能会导致多线程程序中的错误行为。
• 使用 volatile 可以禁止某些类型的指令重排序，保证代码按照程序员预期的顺序执行。

不保证原子性：

• 尽管 volatile 提供了可见性和有序性，但它并不保证复合操作的原子性。
• 例如，即使使用 volatile 定义了一个整型变量，对该变量进行加减操作仍然可能不是原子性的。

0x01 volatile 的作用

假设有一个 volatile 整型变量 counter：

private volatile int counter = 0;

即使 counter 被声明为 volatile，以下的自增操作 (counter++) 仍然不是原子的：

counter++;

这个操作实际上包含了以下步骤：

1. 读取 counter 的当前值。
2. 将读取的值加一。
3. 写回新的值到 counter。

如果多个线程同时执行 counter++， 因为不同的线程可能读取相同的旧值，然后各自独立地增加并写回相同的值，导致 counter 的值比预期的小。

0x02 volatile 在什么情况下能保证安全

1. 变量的读写操作是原子的
   对于基本类型如 int, long (当启用 64 位架构的原子性支持时), float, double (同样当启用 64 位架构的原子性支持时) 等，单一的读写操作是原子的。这意味着这些操作不会被其他线程中断。

2. 变量的更新不依赖于旧值
   如果对 volatile 变量的操作不依赖于其当前值，那么这样的操作可以认为是安全的。例如，简单的赋值操作 x = y; 不依赖于 x 的当前值。

3. 变量不与其他状态一起参与不变约束
   如果一个 volatile 变量的更新不依赖于其他变量的状态，那么它可以被视为安全的。例如，如果有两个变量 x 和 y，而 x 是 volatile 的，那么仅对 x 的更新是安全的，只要这个更新不依赖于 y 的值。

4. 仅有一个线程修改变量
   即使多个线程读取 volatile 变量，只要有一个线程负责修改该变量，那么这个变量的更新也是安全的。这是因为 volatile 变量的更新对所有线程都是可见的，所以其他线程总是能看到最新的值。

注意事项

尽管 volatile 可以在上述情况下保证一定程度的安全性，但要注意以下几点：

• 复合操作：涉及多个步骤的操作（如 value++ 或 value += 1）并不是原子的，因此在多线程环境下可能会出现问题。
• 复合状态：如果多个 volatile 变量一起参与某个不变约束，那么需要更复杂的同步机制来确保线程安全。
• 初始化问题：volatile 不能保证对象的初始化顺序，因此在构造函数中初始化 volatile 字段时需要特别小心。

综上所述，volatile 关键词可以在满足特定条件的情况下保证一定程度的安全性，特别是在单一线程更新 volatile 变量，且操作不依赖于变量当前值的情况下。然而，对于更复杂的多线程同步需求，通常还需要结合其他的同步机制。