Java 关键字 volatile 的理解与正确使用

概述

Java语言中关键字 volatile 被称作轻量级的 synchronized，与synchronized相比，volatile编码相对简单且运行的时的开销较少，但能够正确合理的应用好 volatile 并不是那么的容易，因为它比使用锁更容易出错，接下来本文主要介绍 volatile 的使用准则，以及使用过程中需注意的地方。

为何使用volatile？

（1）简易性：在某些需要同步的场景下使用volatile变量要比使用锁更加简单

（2）性能：在某些情况下使用volatile同步机制的性能要优于锁

（3）volatile操作不会像锁一样容易造成阻塞

volatile特性

（1）volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性，及如果一个字段被声明为volatile，java线程内存模型确保所有的线程看到这个变量的值是一致的

（2）禁止进行指令重排序

（3）不保证原子性

注：

① 重排序：重排序通常是编译器或运行时环境为了优化程序性能而采取的对指令进行重新排序执行的一种手段

② 原子性：不可中断的一个或一系列操作

③ 可见性：锁提供了两种主要特性：互斥和可见性，互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。可见性要更加复杂一些，它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的。

volatile的实现原理

如果对声明了volatile的变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，该Lock指令会使这个变量所在缓存行的数据回写到系统内存，根据缓存一致性协议，每个处理器都会通过嗅探在总线上传输的数据来检查自己缓存的值是否已过期，当处理器发现自己的缓存行对应的地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，在下次访问相同内存地址时，强制执行缓存行填充。

正确使用volatile的场景

volatile 主要用来解决多线程环境中内存不可见问题。对于一写多读，是可以解决变量同步问题，但是如果多写，就无法解决线程安全问题。如：

1、不适合使用volatile的场景（非原子性操作）

（1）反例

​private static volatile int nextSerialNum = 0;
public static long generateSerialNum() {
  return nextSerialNum++;
}

这个方法的目的是要确保每次调用都返回不同的自增值，然而结果并不理想，问题在于增量操作符（++）不是原子操作，实际上它是一个由读取－修改－写入操作序列组成的组合操作，如果第二个线程在第一个线程读取旧值和写回新值期间读取这个域，第二个线程与第一个线程就会读取到同一个值。

（2）正例

其实面对上面的反例场景可以使用JDK1.5 java.util.concurrent.atomic中提供的原子包装类型来保证原子性操作

private static AtomicInteger nextSerialNum = new AtomicInteger(0);
public static long generateSerialNum() {
  return nextSerialNum.getAndIncrement();
}

2、适合使用volatile的场景

在日常工作当中volatile大多被在状态标志的场景当中，如：

要通过一个线程来终止另外一个线程的场景

（1）反例

private static boolean stopThread;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Thread th = new Thread(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
     int i = 0;
     while (!stopThread) {
      i++;
     }
   }
  });
  th.start();
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  stopThread = true;
}

运行后发现该程序根本无法终止循环，原因是，java语言规范并不保证一个线程写入的值对另外一个线程是可见的，所以即使主线程main函数修改了共享变量stopThread状态，但是对th线程并不可见，最终导致循环无法终止。

（2）正例

private static volatile boolean stopThread;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Thread th = new Thread(new Runnable() {
   @Override
   public void run() {
     int i = 0;
     while (!stopThread) {
      i++;
     }
   }
  });
  th.start();
  TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
  stopThread = true;
}

通过使用关键字volatile修饰共享变量stopThread，根据volatile的可见性原则可以保证主线程main函数修改了共享变量stopThread状态后对线程th来说是立即可见的，所以在两秒内线程th将停止循环。

总结

本文通过对volatile的特性介绍，以及volatile的实现原理，最后结合volatile的特性举例说明它在使用过程中应该注意的使用规则，好了，希望本文对您有所帮助！

赞 (0)

相关推荐

  • Java关键字volatile和synchronized作用和区别

    volatile是变量修饰符,而synchronized则是作用于一段代码或方法:如下三句get代码: int i1; int geti1() {return i1;} volatile int i2; int geti2() {return i2;} int i3; synchronized int geti3() {return i3;} geti1() 得到存储在当前线程中i1的数值.多个线程有多个i1变量拷贝,而且这些i1之间可以相互不同.换句话说,另一个线程可能已经改变了它线程内的i1

  • Java微信公众平台开发（9） 关键字回复以及客服接口实现

    Java微信公众平台开发（9） 关键字回复以及客服接口实现

    我们在微信公众号的后台可以发现微信给我们制定了两种模式,一种是开发者模式(也就是我们一直在做的开发),还有一种模式是编辑模式,然而很蛋疼的是有些功能一旦我们切换到开发者模式下就无法使用了,比较典型的就是关键字回复以及服务器无响应的时候返回的[服务器无法响应]等问题 ,这里我给出的解决方案是:①对关键字给出关键字回复的代码实现:②[服务器5s无响应]解决方案是接入多客服,以方便我们的消息处理! (一)关键字自动回复 在前面的文章中我们已经完成对消息回复的分类以及实现,这里说的关键字回复只是对消息回

  • Java 关键字 速查表介绍

    访问控制: private 私有的 protected 受保护的 public 公共的 类.方法和变量修饰符 abstract 声明抽象 class 类 extends 扩允,继承 final 终极,不可改变的 implements实现 interface 接口 native 本地 new 新,创建 static 静态 strictfp 严格,精准 synchronized 线程,同步 transient 短暂 volatile 易失 程序控制语句 break 跳出循环 continue 继续

  • 浅谈Java编程中的synthetic关键字

    java synthetic关键字.有synthetic标记的field和method是class内部使用的,正常的源代码里不会出现synthetic field.小颖编译工具用的就是jad.所有反编译工具都不能保证完全正确地反编译class.所以你不能要求太多. 下面我给大家介绍一下synthetic 下面的例子是最常见的synthetic field Java代码 class parent { public void foo() { } class inner { inner() { foo

  • java 中newInstance()方法和new关键字的区别

    java 中newInstance()方法和new关键字的区别 * 它们的区别在于创建对象的方式不一样,前者是使用类加载机制,后者是创建一个新类. * 那么为什么会有两种创建对象方式?这主要考虑到软件的可伸缩.可扩展和可重用等软件设计思想. * 我们使用关键字new创建一个类的时候,这个类可以没有被加载.但是使用newInstance()方法的时候, * 就必须保证:1.这个类已经加载:2.这个类已经连接了. * newInstance()实际上是把new这个方式分解为两步,即首先调用Class

  • java中static关键字用法详解

    前言 static对我们来说并不陌生,也是面试经常碰到的问题,今天抽空整理了一篇总结作为笔记保存起来! static用法可以分为三大块:静态变量.静态方法.静态代码块,下面将从这三个方面分析 静态方法 通常在一个类中定义一个方法为static,即为静态方法,无需本类的对象即可调用此方法 声明为static的方法有要注意以下几点: · 它们仅能调用其他的static方法. · 它们只能访问static变量. · 它们不能以任何方式引用this或super. public class MainCla

  • 详谈Java多线程的几个常用关键字

    一.同步(synchronized)和异步(asynchronized) 1.同步(synchronized)简单说可以理解为共享的意思,如果资源不是共享的,就没必要进行同步.设置共享资源为同步的话,可以避免一些脏读情况. 2.异步(asynchronized)简单说可以理解为独立不受到其他任何制约. 举个例子: 线程1调用了带有synchronized关键字的方法methodA,线程2调用了异步方法methodB,出现的现象是同时控制台输出 t1,t2. package com.ietree.

  • Java 关键字 volatile 的理解与正确使用

    概述 Java语言中关键字 volatile 被称作轻量级的 synchronized,与synchronized相比,volatile编码相对简单且运行的时的开销较少,但能够正确合理的应用好 volatile 并不是那么的容易,因为它比使用锁更容易出错,接下来本文主要介绍 volatile 的使用准则,以及使用过程中需注意的地方. 为何使用volatile? (1)简易性:在某些需要同步的场景下使用volatile变量要比使用锁更加简单 (2)性能:在某些情况下使用volatile同步机制的性

  • Java关键字volatile详析

    Java关键字volatile详析

    目录 一.可见性 二.关于指令重排 volatile关键字关于先说它的两个作用: 保证变量在内存中对线程的可见性 禁用指令重排 每个字都认识,凑在一起就麻了 这两个作用通常很不容易被我们Java开发人员正确.完整地理解,以至于许多同学不能正确地使用volatile 一.可见性 码: public class VolatileTest {     private static volatile int count = 0;     private static void increase() {

  • Java关键字volatile知识点总结

    Java关键字volatile知识点总结

    volatile是什么 volatile关键字是Java提供的一种轻量级同步机制.它能够保证可见性和有序性,但是不能保证原子性 可见性 对于volatile的可见性,先看看这段代码的执行 flag默认为true 创建一个线程A去判断flag是否为true,如果为true循环执行i++操作两秒后,创建另一个线程B将flag修改为false 线程A没有感知到flag已经被修改成false了,不能跳出循环 这相当于啥呢?相当于你的女神和你说,你好好努力,年薪百万了就嫁给你,你听了之后,努力赚钱.3年之

  • Java那些鲜为人知的关键字volatile详析

    Java那些鲜为人知的关键字volatile详析

    前言 在Java中,Java中volatile关键字十分重要 本文全面 & 详细解析volatile关键字,希望你们会喜欢 目录 1. 定义 Java 中的1个关键字 / 修饰符 2. 作用 保证 被 volatile修饰的共享变量 的可见性 & 有序性,但不保证原子性 3. 具体描述 下面,我将详细讲解 volatile是如何保证 "共享变量 的可见性 & 有序性,但不保证原子性"的具体原理 储备知识:原子性.可见性 & 有序性 3.1 保证可见性 具

  • Java并发编程之关键字volatile知识总结

    Java并发编程之关键字volatile知识总结

    一.作用 被 volatile 修饰的变量 1.保证了不同线程对该变量操作的内存可见性 2.禁止指令重排序 二.可见性 Java 内存模型(Java Memory Model) 是 Java 虚拟机定义的一种规范,即每个线程都有自己的工作空间,线程对变量的操作都在线程的工作内存中完成,再同步到主存中,这样可能会导致不同的线程对共享变量的操作,在各自线程工作空间内不一样的问题. 而用 volatile 修饰的变量,线程对该变量的修改,会立刻刷新到主存,其它线程读取该变量时,会重新去主存读取新值.

  • 谈谈Java中Volatile关键字的理解

    volatile这个关键字可能很多朋友都听说过,或许也都用过.在Java 5之前,它是一个备受争议的关键字,因为在程序中使用它往往会导致出人意料的结果.在Java 5之后,volatile关键字才得以重获生机.volatile关键字虽然从字面上理解起来比较简单,但是要用好不是一件容易的事情. 一.前言 JMM提供了volatile变量定义.final.synchronized块来保证可见性. 用volatile修饰的变量,线程在每次使用变量的时候,都会读取变量修改后的最的值.volatile很容

  • 谈谈对Java中的volatile的理解

    前言 volatile相关的知识其实自己一直都是有掌握的,能大概讲出一些知识,例如:它可以保证可见性:禁止指令重排.这两个特性张口就来,但要再往深了问,具体是如何实现这两个特性的,以及在什么场景下使用volatile,为什么不直接用synchronized这种深入和扩展相关的问题,就回答的不好了.因为volatile是面试必问的知识,所以这次准备把这部分知识也给啃掉. 系统处理效率与Java内存模型 在计算机中,每条程序指令都是在CPU中执行的,而CPU执行指令的数据都是临时存储在内存中的,但是

  • java并发编程关键字volatile保证可见性不保证原子性详解

    java并发编程关键字volatile保证可见性不保证原子性详解

    目录 关于可见性 关于指令重排 volatile关键字可以说是Java虚拟机提供的最轻量级的同步机制,但对于为什么它只能保证可见性,不保证原子性,它又是如何禁用指令重排的,还有很多同学没彻底理解 相信我,坚持看完这篇文章,你将牢牢掌握一个Java核心知识点 先说它的两个作用: 保证变量在内存中对线程的可见性禁用指令重排 每个字都认识,凑在一起就麻了 这两个作用通常很不容易被我们Java开发人员正确.完整地理解,以至于许多同学不能正确地使用volatile 关于可见性 不多bb,码来 public

  • Java使用volatile关键字的注意事项

    Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性,但是不具备原子特性.这就是说线程能够自动发现 volatile 变量的最新值.Volatile 变量可用于提供线程安全,但是只能应用于非常有限的一组用例:多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值之间没有约束.因此,单独使用 volatile 还不足以实现计数器.互斥锁或任何具有与多个变量相关的不变式. volatile关键字是Java中的一种稍弱的同步机制,为什么称之为弱机制. 在理解这个之前,我们先来看看java在进行同步时

随机推荐