引言
小米最近在准备社招面试，毕竟在互联网这条“卷”路上，稍微停滞不前，就可能被更年轻的程序员们弯道超车。为了在面试中脱颖而出，小米最近疯狂刷面试题，尤其是多线程相关的知识。
这天，小米和面试官约了一场线上面试，一上来面试官就丢出了一个高频问题：
“Java 中 volatile 变量和 Atomic 变量有什么不同？”
小米心里一紧，心想：“这不就是面试八股文里常见的问题吗？” 于是，他开始了自信的作答……
volatile 变量：能见度好，但不保证原子性
1. volatile 是什么？
小米微微一笑，说道：
volatile 关键字的作用是保证变量的可见性，防止指令重排序。
通俗点说，Java 的 volatile 变量类似于“全员广播”模式。每当某个线程修改了这个变量，其他线程都能立刻看到最新的值，不会出现“脏数据”。
2. volatile 如何保证可见性？
JMM（Java 内存模型） 规定，volatile 变量在写入时，会多做一步操作：
- 普通变量赋值： 线程先从主内存中读取数据，复制到自己的工作内存，修改后再写回主内存，其他线程无法感知这个变化。
- volatile 变量赋值： 直接刷新到主内存，并让所有线程的缓存失效，从而保证所有线程都能立即看到最新的值。
就像是小米早上给群发了一条消息：“今天团建改到 3 点！” 这样，所有人都能立即收到，而不会有人还在按照原来的时间去行动。
3. 但 volatile 不能保证原子性
面试官点了点头，然后笑着问：“那 volatile 变量能保证原子性吗？”
小米立刻摇头：“不能！”
他举了个例子：
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看上去 count++ 只是一个简单的自增操作，但实际上它是三步操作：
- 读取 count 的值
- 执行 +1 操作
- 将新值写回 count
如果有两个线程 A 和 B 同时执行 increment() 方法：
- A 读取 count=0，执行 count+1，还没来得及写回
- B 也读取 count=0，执行 count+1，然后写回
- A 最后写回 count=1
本来执行两次 increment()，结果 count 还是 1，丢失了一次更新！这就是“并发问题”。
所以，volatile 仅仅保证了变量的可见性，并不能保证操作的原子性！
Atomic 变量：天生线程安全，保证原子性
小米接着说道：“如果想保证原子性，Java 提供了 java.util.concurrent.atomic 包，里面的 Atomic 变量是更好的选择。”
1. 什么是 Atomic 变量？
Atomic 变量 依靠 CAS（Compare-And-Swap） 机制来保证原子性。
还是刚才的例子，如果我们改用 AtomicInteger：
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这样，多个线程同时调用 increment() 方法时，就不会丢失数据了。
2. Atomic 如何保证原子性？
Atomic 变量的核心是 CAS（比较并交换，Compare-And-Swap），它的原理是：
- 读取旧值 oldValue
- 计算新值 newValue
- 使用 CPU 指令 尝试将 oldValue 更新为 newValue
- 如果 oldValue 还是旧值，就更新成功；如果已经被其他线程修改了，就重新尝试。
这种方式避免了传统的 锁（synchronized） 带来的性能问题，CAS 是无锁并发的基础，比 synchronized 更高效！
不过，CAS 也不是万能的，它可能导致“ABA 问题”（变量值在中间被修改了，但最终又变回去了），解决方案是 AtomicStampedReference 这种带版本号的原子变量。
volatile vs Atomic：到底该选谁？
面试官看小米讲得这么清楚，问道：“所以，在实际开发中，volatile 和 Atomic 该怎么选呢？”
小米总结道：
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如果只是需要保证变量的可见性，而不涉及并发修改，可以使用 volatile，比如：
- 线程间的标志位
- double check 机制的 instance 变量
如果需要保证变量的原子性，应该使用 Atomic 变量，比如：
- 计数器（AtomicInteger）
- 线程安全的累加器（LongAdder）
面试官的加分题
面试官满意地点了点头，然后问：“那 synchronized 和 Atomic 有什么不同呢？”
小米心想：“这不就是送分题吗？”
他笑着回答：
- synchronized 是一种阻塞式的同步机制，线程会进入阻塞状态，性能开销较大。
- Atomic 变量是非阻塞的，它基于 CAS 操作，不会让线程进入阻塞状态，因此更高效。
- synchronized 适合需要多个变量一起同步的场景，而 Atomic 适合单个变量的无锁操作。
面试官点头：“不错，今天的面试到这里，回去等通知吧！”
小米挂断电话，感觉这次面试发挥得不错，心里暗自高兴。为了帮助更多正在找工作的朋友，他在朋友圈里分享了今天的面试知识点：
- volatile 只保证可见性，不保证原子性
- Atomic 变量使用 CAS 机制，保证原子性，适用于计数、累加等操作
- synchronized 适用于多个变量的同步，Atomic 适用于单个变量的高效无锁操作
