什么是 Java Marker Interface（标记接口）

先看看什么是标记接口？标记接口有时也叫标签接口（Tag interface），即接口不包含任何方法。在 Java 里很容易找到标记接口的例子，比如 JDK 里的 Serializable 接口就是一个标记接口。

首先明确一点，Marker Interface（标记接口）决不是 Java 这门编程语言特有的，而是计算机科学中一种通用的设计理念。

我们看 Wikipedia 里对标记接口的定义。

“The tag/ marker interface pattern is a design pattern in computer science, used with languages that provide run-time type information about objects. It provides a means to associate metadata with a class where the language does not have explicit support for such metadata.“

我试了下 Google Translate 翻译上面这段话，翻得很差劲，所以我来解释一下。

标记接口是计算机科学中的一种设计思路。编程语言本身不支持为类维护元数据。而标记接口则弥补了这个功能上的缺失——一个类实现某个没有任何方法的标记接口，实际上标记接口从某种意义上说就成为了这个类的元数据之一。运行时，通过编程语言的反射机制，我们就可以在代码里拿到这种元数据。

以 Serializable 接口为例。一个类实现了这个接口，说明它可以被序列化。因此，我们实际上通过 Serializable 这个接口，给该类标记了“可被序列化”的元数据，打上了“可被序列化”的标签。这也是标记/标签接口名字的由来。

下面的代码是我从 JDK 源代码中摘出来的：

if (obj instanceof String) {  writeString((String) obj, unshared);} else if (cl.isArray()) {  writeArray(obj, desc, unshared);} else if (obj instanceof Enum) {  writeEnum((Enum) obj, desc, unshared);} else if (obj instanceof Serializable) {  writeOrdinaryObject(obj, desc, unshared);} else {  if (extendedDebugInfo) {    throw new NotSerializableException(cl.getName() + " "    + debugInfoStack.toString());  } else {    throw new NotSerializableException(cl.getName());  }}

Java 里的序列化，字符串，数组，枚举类和普通类是分别进行的。如果当前待序列化的变量既不是字符串，也不是数组和枚举类，那么就检测该类是否实现了 Serializable 的接口，大家注意下图第 1177 行就执行了这种检测。如果没有实现 Serializable 接口，就会抛出异常 NotSerializableException。

大家也许会问，在 Spring 里满天飞的注解（Annotation）不是最好的用来维护元数据的方式么？确实，Annotation 能声明在 Java 包、类、字段、方法、局部变量、方法参数等的前面用于维护元数据的目的，既灵活又方便。然而这么好的东西，只有在 JDK1.5 之后才能用。JDK1.5 之前维护元数据的重任就落在标记接口上了。

大家看另一个标记接口，Cloneable。下图第 51 行清晰标注了该接口从 JDK1.0 起就有了。

JDK 源代码里的 Clone 方法的注释也清晰注明了，如果一个类没有实现 Cloneable 接口，在执行 clone 方法时会抛出 CloneNotSupportedException 异常。

相信大多数 Java 程序员都学习过 volatile 这个关键字的用法。百度百科上对 volatile 的定义：

volatile 是一个类型修饰符（type specifier），被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量。volatile 的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值。

可能有很多刚学 Java 的朋友们看了上面这段非常笼统的描述后仍然觉得云里雾里的。

下面我们就用一个具体的例子来学习 volatile 的用法。

看这个例子：

public class ThreadVerify {  public static Boolean stop = false;  public static void main(String args[]) throws InterruptedException {    Thread testThread = new Thread(){      @Override      public void run(){        int i = 1;        while(!stop){          //System.out.println("in thread: " + Thread.currentThread() + " i: " + i);          i++;        }        System.out.println("Thread stop i="+ i);      }    }    ;    testThread.start();    Thread.sleep(1000);    stop = true;    System.out.println("now, in main thread stop is: " + stop);    testThread.join();  }}

这段代码在主线程的第二行定义了一个布尔变量 stop, 然后主线程启动一个新线程，在线程里不停得增加计数器 i 的值，直到主线程的布尔变量 stop 被主线程置为 true 才结束循环。

主线程用 Thread.sleep 停顿 1 秒后将布尔值 stop 置为 true。

因此，我们期望的结果是，上述 Java 代码执行 1 秒钟后停止，并且打印出 1 秒钟内计数器 i 的实际值。

然而，执行这个 Java 应用后，你发现它进入了死循环，在任务管理器里发现这个 Java 程序 CPU 占用率飙升。

原因是什么呢？让我们温习下计算机专业课操作系统中讲过的内存模型的知识。

以 Java 内存模型为例，Java 内存模型分为主内存(main memory)和工作内存(work memory)。主内存内的变量由所有线程共享，每个线程拥有自己的工作内存，里面的变量包含了线程局部变量。主内存中的变量如果被线程使用到，则线程的工作内存会维护一份主内存变量的副本拷贝。

线程对变量的所有读写操作必须在工作内存中进行，不能直接操作主内存中的变量。不同线程之间也无法直接访问对方的工作内存。线程间变量的传递需通过主内存来完成。线程、主内存、工作内存三者之间的交互关系如下图：

如果线程在自己的执行代码里修改了定义在主线程（主内存）中的变量，修改直接发生在线程的工作内存里，然后在某个时刻（Java 程序员无法控制这个时刻，而是由 JVM 调度的），这个修改从工作内存写回到主内存。

回到我们的例子。尽管主线程修改了 stop 变量，但是仅仅修改了主内存中的值，而操作计数器的线程的工作内存里的 stop 变量还是旧的值，始终为 false。因此这个线程陷入了死循环。

知道了原理，解决方案就很简单了。在 stop 变量前加上关键字 volatile 进行修饰，这样在计数器线程里每次读取 stop 的值时，volatile 会强制该线程从主内存读取，而不是从当前线程的工作内存读取。这样就避免了死循环。下图显示 1 秒钟之后，计数器执行了 14 亿次。

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