一文精通Java中的volatile关键字

前言

在一些开源的框架的源码当中时不时都可以看到volatile这个关键字,最近特意学习一下volatile关键字的使用方法。

volatile 关键字:当多个线程进行操作共享数据时,可以保证内存中的数据可见。 相较于 synchronized 是一种较为轻量级的同步策略。

缺点:

1. volatile 不具备“互斥性”

2. volatile 不能保证变量的“原子性”

很多资料中是这样介绍volatile关键字的:

volatile是轻量级的synchronized,它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程修改一个共享变量时,另外一个线程能读到这个修改的值。

文字不太好理解,通过例子来理解。

1、例子

首先看一个没有使用volatile关键字例子:

package com.swnote.java;

/**
 * volatile测试例子
 *
 * @author lzj
 * @date [2019-04-47]
 */
public class VolatileTest {

 private boolean flag;

 public static void main(String[] args) {
 VolatileTest test = new VolatileTest();
 test.test();
 }

 public void test() {
 new Thread(() -> {
  try {
  Thread.sleep(1000L);
  } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  flag = true;
 }).start();

 new Thread(() -> {
  while (true) {
  if (flag) {
   System.out.println("thread flag = " + flag);
  }
  }
 }).start();
 }
}

该例子中定义了一个flag共享变量,test方法里面开启了两个线程,第一个线程在等待1秒中后修改共享变量flag的值为true,第二个线程通过循环判断flag的值,当flag的值为true时,输出内容。

此时有两种猜想:

  • 执行后,可以看到输出内容,即说明第二个线程能够感知到第一个线程对共享变量flag的修改
  • 执行后,没有任务内容,即说明第二个线程无法感知到第一个线程对共享变量flag的修改

然后执行结果为:

没有任务的输出内容,即证明了此时这样情况下第二个线程无法感知到第一个线程对共享变量flag的修改的

现在修改一下例子,即为flag变量加上volatile关键字,即:

private volatile boolean flag;

然后再运行,此时结果为:

此时就有内容输出了,说明加上volatile关键字后,第二个线程可以感知到第一个线程对共享变量flag的修改的,这就是上面概念中所说的volatile在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。

2、原理

通过上面的例子证明了volatile在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”,那它是怎么实现的呢?

这时就得介绍一下Java的内存模型了,首先看如下示意图:

Java内存模型是如上面所示的:

共享变量存储在主内存中,每个线程都有一个私有的本地内存,本地内存保存了被该线程使用到的主内存的副本拷贝,线程对变量的所有操作都必须在自己的本地内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。

根据此理解,上述例子的在没有加volatile时的情况是这样的:

第一个线程从主内存中获取共享变量flag的值,此时值为false,将该值放到自己的本地内存中,然后对变量进行修改,将值改为true,此时也只是将本地内存中flag的值改为了true,此时还没有将值同步到主内存中,然后第二线程也是将共享变量flag的值放到自己的本地内存中,而此时flag的值还是为false,所以就是一直没有内容输出了。

然而加上volatile关键字后,第一个线程对flag的修改会强制刷新到主内存中去,同时还会导致其他线程中的本地内存的值会无效,需要重新到主内存获取,这样就保证了第一个线程对flag修改后,第二线程能够感知到。

3、注意点

volatile是轻量级的synchronized,但是它是不能够代替synchronized的,因为volatile只能保证原子性操作的安全,对于复合操作,volatile是不能保证线程安全的。

例如:

package com.swnote.java;

/**
 * 复合操作例子
 *
 * @author lzj
 * @date [2019-04-27]
 */
public class StatisticTest {
 private volatile int num = 0;

 public static void main(String[] args) {
  StatisticTest test = new StatisticTest();
  test.statistic();
 }

 public void statistic() {
  for (int i = 0; i < 20; i++) {
   new Thread(() -> {
    num++;
   }).start();
  }

  System.out.println("num = " + num);
 }
}

期望的运行结果是20,可是几乎每次运行结果都是不一样的,例如有的结果为:

这是因为num++这个操作不是原子性的,所以即使使用了volatile关键字,也是不能保证安全的。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对我们的支持。

(0)

相关推荐

  • 深入解析Java中volatile关键字的作用

    在java线程并发处理中,有一个关键字volatile的使用目前存在很大的混淆,以为使用这个关键字,在进行多线程并发处理的时候就可以万事大吉. Java语言是支持多线程的,为了解决线程并发的问题,在语言内部引入了 同步块 和 volatile 关键字机制. synchronized 同步块大家都比较熟悉,通过 synchronized 关键字来实现,所有加上synchronized 和 块语句,在多线程访问的时候,同一时刻只能有一个线程能够用synchronized 修饰的方法 或者 代码块.

  • java多线程编程之慎重使用volatile关键字

    volatile关键字相信了解Java多线程的读者都很清楚它的作用.volatile关键字用于声明简单类型变量,如int.float.boolean等数据类型.如果这些简单数据类型声明为volatile,对它们的操作就会变成原子级别的.但这有一定的限制.例如,下面的例子中的n就不是原子级别的: 复制代码 代码如下: package mythread; public class JoinThread extends Thread{public static volatile int n = 0;p

  • 详解Java线程编程中的volatile关键字的作用

    1.volatile关键字的两层语义 一旦一个共享变量(类的成员变量.类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义: 1)保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的. 2)禁止进行指令重排序. 先看一段代码,假如线程1先执行,线程2后执行: //线程1 boolean stop = false; while(!stop){ doSomething(); } //线程2 stop = true; 这段代码是很典型

  • 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

  • Java中Volatile关键字详解及代码示例

    一.基本概念 先补充一下概念:Java内存模型中的可见性.原子性和有序性. 可见性: 可见性是一种复杂的属性,因为可见性中的错误总是会违背我们的直觉.通常,我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值,有时甚至是根本不可能的事情.为了确保多个线程之间对内存写入操作的可见性,必须使用同步机制. 可见性,是指线程之间的可见性,一个线程修改的状态对另一个线程是可见的.也就是一个线程修改的结果.另一个线程马上就能看到.比如:用volatile修饰的变量,就会具有可见性.volatile修饰的

  • java volatile关键字使用方法及注意事项

    java volatile关键字使用方法及注意事项 什么是volatile关键字 volatile 关键字在多线程程序中起着很重要的作用.当多个线程操作同一个变量时,每个线程将拥有对那个变量的本地缓存拷贝,因此,当某一个线程修改了这个变量的值时,实际上修改的是它本地缓存中的变量值,而不是主内存中的变量值,操作这个变量的其他线程并不知道这个变量的值被改变了.为了避免这种情况,我们可以用 valatile 关键字声明这个变量,用 valatile 声明了这个变量之后,变量将不在本地缓存中保存,而在主

  • 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中volatile关键字的作用与用法详解

    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 关键字作用是,使系统中所有线程对该关键字修饰的变量共享可见,可以禁止线程的工作内存对volatile修饰的变量进行缓存. volatile 2个使用场景: 1.可见性:Java提供了volatile关键字来保证可见性. 当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修

  • 详解Java面试官最爱问的volatile关键字

    本文向大家分享的主要内容是Java面试中一个常见的知识点:volatile关键字.本文详细介绍了volatile关键字的方方面面,希望大家在阅读过本文之后,能完美解决volatile关键字的相关问题.  在Java相关的岗位面试中,很多面试官都喜欢考察面试者对Java并发的了解程度,而以volatile关键字作为一个小的切入点,往往可以一问到底,把Java内存模型(JMM),Java并发编程的一些特性都牵扯出来,深入地话还可以考察JVM底层实现以及操作系统的相关知识. 下面我们以一次假想的面试过

  • Java中volatile关键字实现原理

    前言 我们知道volatile关键字的作用是保证变量在多线程之间的可见性,它是java.util.concurrent包的核心,没有volatile就没有这么多的并发类给我们使用. 本文详细解读一下volatile关键字如何保证变量在多线程之间的可见性,在此之前,有必要讲解一下CPU缓存的相关知识,掌握这部分知识一定会让我们更好地理解volatile的原理,从而更好.更正确地地使用volatile关键字. CPU缓存 CPU缓存的出现主要是为了解决CPU运算速度与内存读写速度不匹配的矛盾,因为C

随机推荐