volatile 关键字的作用

Question

volatile 关键字的作用
volatile 能使保证原子性吗
乐观锁和悲观锁的理解及如何实现，有哪些实现方式？

Answer 1

volatile 关键字用于修饰变量，用以确保多线程环境下对该变量的可见性。主要有以下作用：

1. 可见性：
   volatile 保证了多线程环境下变量的可见性。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变化，而不会使用缓存中的旧值。

2. 禁止指令重排：
   volatile 可以防止编译器和运行时对代码进行指令重排，确保程序的执行顺序符合程序员的预期。

3. 不保证原子性：
   volatile 并不保证操作的原子性，即一个操作的读取、修改、写入过程不是原子的。如果需要原子性操作，应考虑使用锁或其他原子操作类（如 AtomicInteger）。

对于 volatile 是否能保证原子性，答案是不能。原子性意味着一个操作不可分割，要么全部执行成功，要么全部不执行，而 volatile 仅保证了可见性和禁止指令重排，不能保证复合操作的原子性。

关于乐观锁和悲观锁：

• 悲观锁：
  悲观锁认为在并发情况下，冲突是常态，因此在操作数据时悲观地认为会产生冲突，因此对数据加锁，保证同一时刻只有一个线程可以操作该数据。Java中的synchronized关键字就是悲观锁的一种实现。

• 乐观锁：
  乐观锁认为冲突是不常见的，因此不加锁，而是在更新数据时，先进行尝试，然后根据尝试的结果来决定是否提交事务。如果尝试失败，可以采取重新尝试或者其他策略。乐观锁常用于无锁数据结构、版本控制机制。Java中的CAS（Compare and Swap）操作，以及java.util.concurrent.atomic 包中的原子类，如 AtomicInteger，就是乐观锁的实现。

实现乐观锁的方式有：

• CAS（Compare and Swap）：
  使用底层硬件提供的原子性操作来实现。Java中的 Atomic 类使用了 CAS 操作来保证原子性。

• 版本号机制：
  在数据表中增加一个版本号字段，每次更新时，将版本号加一。在更新时检查版本号，如果版本号相符，则更新成功，否则认为是冲突，需要进行相应的处理。

• 时间戳机制：
  为每个事务分配一个唯一的时间戳，在更新时，比较时间戳来判断是否发生冲突。

这些都是乐观锁的实现方式，具体选择取决于应用场景和性能要求。