💎 Как работает volatile под капотом

Многие знают, что volatile «гарантирует видимость между потоками». Давайте разберёмся, что именно делает это ключевое слово на уровне Java Memory Model (JMM).

1️⃣ Проблема без volatile

В многопроцессорной архитектуре потоки могут обращаться к своим копиям переменных через L1/L2 кэши, а не к основной памяти. Компилятор и процессор активно реорганизуют инструкции (out-of-order, speculative execution), что при отсутствии механизмов синхронизации ведёт к неожиданному поведению в многопоточности.

Если переменная не volatile, один поток может работать со старым значением из кеша и никогда не увидеть обновление другим потоком.

Пример:

class FlagExample {
boolean flag = false;

void thread1() {
while (!flag) {
// бесконечный цикл
}
}

void thread2() {
flag = true;
}
}

JVM и JIT могут оптимизировать while(!flag) так, что значение flag будет читаться один раз и кешироваться локально — и первый поток не выйдет из цикла.

2️⃣ Что делает volatile

🔹 Гарантирует видимость — каждое чтение/запись идёт из основной памяти, а не из локальных кешей

🔹 Гарантирует порядок операций — volatile запрещает компилятору и процессору менять порядок операций до и после чтения/записи

🔹 Гарантирует правило happens-before — запись в переменную будет видна всем потокам, которые читают её после

3️⃣ Что volatile не может

Пример:

volatile int counter = 0;

void inc() {
if (counter < 10) {
counter++; // всё ещё не безопасно
}
}

▪️ Не обеспечивает атомарность

counter++ разваливается на чтение → инкремент → запись. Если два потока сделают это одновременно, одно из увеличений потеряется.
Для атомарных операций используйте атомики или синхронизацию.

▪️ Не заменяет synchronized

volatile гарантирует видимость, но не защищает этот блок от одновременного выполнения разными потоками. Для таких случаев используйте synchronized или Lock.

4️⃣ Где volatile идеально подходит

✔️ Флаги завершения потоков
✔️ Double-checked locking (ленивая инициализация)
✔️ Публикация объекта для многопоточного чтения

Пример double-checked locking:

class Singleton {
private static volatile Singleton instance;

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

Без volatile JVM могла бы отдать ссылку на не до конца сконструированный объект.

🔗 Документация: Java Memory Model | Volatile

💬 В каких кейсах используете volatile в продакшене?

🐸 Библиотека джависта

#CoreJava