你应该要理解的java并发关键字volatile

提高java的并发编程,就不得不提volatile关键字,不管是在面试还是实际开发中 volatile都是一个应该掌握的技能。他的重要性不言而喻。因此也有必要学好。

一、为什么要用到volatile关键字?

使用一个新技术的原因肯定是当前存在了很多问题,在Java多线程的开发中有三种特性:原子性、可见性和有序性。我们可以在这里简单的说一下:

1、原子性(Atomicity)

原子性是指在一个操作中就是cpu不可以在中途暂停然后再调度,既不被中断操作,要不执行完成,要不就不执行,就好比你做一件事,要么不做,要么做完。java提供了很多机制来保证原子性。我们举一个例子,比如说常见的a 就不满足原子性。这个操作实际是a = a 1;是可分割的。在运行的时候可能做了一半不做了。所以不满足原子性。

为了解决上面a 出现的问题,java提供了很多其他的关键字和类,比如说AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。

2、可见性(Visibility)

可见性就是指当一个线程修改了线程共享变量的值,其它线程能够立即得知这个修改。如果我们学过java内存模型的话,对下面这张图想必不陌生:

在这里插入图片描述

每一个线程都有一份自己的本地内存,所有线程共用一份主内存。如果一个线程对主内存中的数据进行了修改,而此时另外一个线程不知道是否已经发生了修改,就说此时是不可见的。

这种不可见的状况会带来一个问题,两个线程有可能会操作同一份但是值不一样的数据。这时候怎么办呢?于是乎,今天的主角登场了,这就是volatile关键字。

**volatile关键字的作用很简单,就是一个线程在对主内存的某一份数据进行更改时,改完之后会立刻刷新到主内存。并且会强制让缓存了该变量的线程中的数据清空,必须从主内存重新读取最新数据。**这样一来就保证了可见性

3、有序性

**程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行就叫做有序性,**但是有时候程序的执行并不会遵循,比如说下面的代码:

int i = 0;              
int j = 2;

 

这两行代码很简单,i=1,j=2,程序在运行的时候一定会先让i=1,然后j=2嘛?不一定,为什么会不一定,这是因为有可能会发生指令重排序,从名字看就知道,在运行的时候,代码会重新排列。这里面涉及到的就比较多了。我会在专门的文章中进行讲解。

为了防止上面的重排序,java依然提供了很多机制,比如volatile关键字等。这也是我们volatile关键字第二个使用的场景。

在上面我们从java并发编程的三个特征来分析了为什么会用到volatile关键字,主要是保证内存可见性和防止指令重排序。下面我们就来正式来分析一下这个volatile。

二、深入剖析

1、volatile保证原子性嘛?

在上面我们只说了volatile关键字会保证可见性和有序性,但是并没有说会不会保证原子性,原子性的概念我们已经说了,也就是一个操作,要么不执行,要么执行到底。我们可以使用代码来验证一下:

public class Test {
	private static volatile int a = 0;
	public static void main(String[] args) {
		Test test = new Test();
		Thread[] threads = new Thread[5];
		for (int i = 0; i < 5; i  ) {
			threads[i] = new Thread(() -> {
				try {
					for (int j = 0; j < 10; j  ) {
						System.out.println(  a);
						Thread.sleep(500);
					}
				} catch (Exception e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
			threads[i].start();
		}
	}
}

 

这段代码的含义是,有5个线程,每一个线程都对a进行递增。每个线程一次加10个数。按道理来讲,如果volatile关键字保证原子性的话,最后结果一定是50。我们可以运行一下看看结果:

在这里插入图片描述

最后得出的结论就是volatile不保证原子性。既然不能保证原子性,那肯定就是非线程安全的。

2、单例模式的双重锁为什么要加volatile?

什么是双重锁的单例模式,我们给出代码可以看看。

public class Test2 {
	private static volatile Test2 test2;
	public static Test2 getInstance() {
		if(test2 == null) {
			synchronized (Test2.class) {
				if(test2 == null) {
					test2 = new Test2();
				}
			}
		}
		return test2;
	}
}

 

这就是单例模式的双重锁实现,为什么这里要加volatile关键字呢?我们把test2 = new Test2()这行代码进行拆分。可以分解为3个步骤:

(1)memory=allocate();// 分配内存
(2)ctorInstanc(memory) //初始化对象
(3)test2=memory //设置s指向刚分配的地址

如果没有volatile关键字,可能会发生指令重排序。在编译器运行时,从1-2-3 排序为1-3-2。此时两个线程同时进来的时候出现可见性问题,也就是说一个线程执行了1-3,另外一个线程一进来直接返回还未执行2的null对象。而我们的volatile关键之前已经说过了,可以很好地防止指令重排序。也就不会出现这个问题了。

的时候出现可见性问题,也就是说一个线程执行了1-3,另外一个线程一进来直接返回还未执行2的null对象。而我们的volatile关键之前已经说过了,可以很好地防止指令重排序。也就不会出现这个问题了。

如果我们学过java并发系列的其他类比如说Atomic等,通过源码我们会发现volatile无处不在。

作者:愚公要移山

来源:https://blog.csdn.net/SDDDLLL/article/details/102581921


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