本篇文章將和大家分享一下 Java 當(dāng)中的 volatile 關(guān)鍵字，下面將為各位小伙伴講述 volatile 關(guān)鍵字的作用以及它的具體使用方法。
一,什么是volatile關(guān)鍵字,作用是什么
volatile是java虛擬機(jī)提供的輕量級(jí)同步機(jī)制
? 作用是: 1.保證可見(jiàn)性 2.禁止指令重排 3.不保證原子性
本篇具體就講解 什么叫保證了可見(jiàn)性, 什么叫禁止指令重排,什么是原子性
而在這之前需要對(duì)JMM 有所了解
二,什么是JMM
? JMM(java 內(nèi)存模型 Java Memory Model 簡(jiǎn)稱JMM) 本身是一個(gè)抽象的概念,并不在內(nèi)存中真實(shí)存在的,它描述的是一組規(guī)范或者規(guī)則,通過(guò)這組規(guī)范定義了程序中各個(gè)變量(實(shí)例字段,靜態(tài)字段和構(gòu)成數(shù)組對(duì)象的元素)的訪問(wèn)方式.
JMM的同步規(guī)定:
? 1.線程解鎖之前,必須把共享變量刷新回主存
? 2.線程加鎖鎖之前,必須讀取主存的最新值到自己的工作空間
? 3.加鎖解鎖必須是 同一把鎖
?由于 JMM運(yùn)行程序的實(shí)體是線程.而每個(gè)線程創(chuàng)建時(shí)JMM都會(huì)為其創(chuàng)建一個(gè)自己的工作內(nèi)存(?？臻g),工作內(nèi)存是每個(gè)線程的私有 數(shù)據(jù)區(qū)域.而java內(nèi)存模型中規(guī)定所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中,主內(nèi)存是共享內(nèi)存區(qū)域,所有線程都可以訪問(wèn),但線程的變量的操作(讀取賦值等)必須在自己的工作內(nèi)存中去進(jìn)行,首先要 將變量從主存拷貝到自己的工作內(nèi)存中,然后對(duì)變量進(jìn)行操作,操作完成后再將變量操作完后的新值寫回主內(nèi)存,不能直接操作主內(nèi)存的變量,各個(gè)線程的工作內(nèi)存中存儲(chǔ)著主內(nèi)存的變量拷貝的副本,因IC不同的線程間無(wú)法訪問(wèn)對(duì)方的工作內(nèi)存,線程間的通信必須在主內(nèi)存來(lái)完成, 其簡(jiǎn)要訪問(wèn)過(guò)程如下圖:
三,可見(jiàn)性
? 可見(jiàn)性:指當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。
? 通過(guò)前面的 JMM介紹,我們知道各個(gè)線程對(duì)主內(nèi)存的變量的操作都是各個(gè)線程各自拷貝到自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行操作,然后在寫回主內(nèi)存中
? 這就可能存在一個(gè)線程a修改了共享變量X的值但還未寫回主內(nèi)存,又有一個(gè)線程b對(duì)共享變量X進(jìn)行操作,但 此時(shí)線程a的工作內(nèi)存的共享變量X對(duì)線程吧來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的,這種工作內(nèi)存與主內(nèi)存同步延遲的問(wèn)題就造成了可見(jiàn)性問(wèn)題
四,不保證原子性
? 原子性:某個(gè)線程在執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，中間不可被加塞或分割，需要整體完整。要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗
class MyData{
? volatile int number = 0;
? Object object = new Object();
public void addTo60(){
this.number = 60;
}
public void addPlusPlus(){
this.number++;
}
AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
public void addAtomic(){
atomicInteger.getAndIncrement();
}
}
/**
* 驗(yàn)證volatile的可見(jiàn)性
* 1.當(dāng)number未被volatile修飾時(shí)，new Thread將number值改為60，但main線程并不知道，會(huì)一直在循環(huán)中出不來(lái)
* 2.當(dāng)number使用volatile修飾，new Thread改變number值后，會(huì)通知main線程主內(nèi)存的值已被修改，結(jié)束任務(wù)。體現(xiàn)了可見(jiàn)性
*
* 驗(yàn)證volatile不保證原子性
* 1.原子性是指，某個(gè)線程在執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，中間不可被加塞或分割，需要整體完整。要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗
*
* 如何解決呢？
* 1.使用synchronize
* 2.使用AtomicInteger
*
*/
public class VolatileDemo {
public static void main(String[] args) {
//seeByVolatile();
atomic();
}
//驗(yàn)證原子性
public static void atomic() {
MyData myData = new MyData();
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
for (int j = 1; j <= 1000; j++) {
/*synchronized (myData.object){
myData.addPlusPlus();
}*/
myData.addPlusPlus();
myData.addAtomic();
}
}
}).start();
}
//等待上面20個(gè)線程全部計(jì)算結(jié)束
while (Thread.activeCount() > 2){
Thread.yield();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "int finally number is " + myData.number);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "AtomicInteger finally number is " + myData.atomicInteger);
}
//驗(yàn)證可見(jiàn)性的方法
public static void seeByVolatile() {
MyData myData = new MyData();
//第一個(gè)線程
new Thread(){
public void run(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " come in");
try {
sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
myData.addTo60();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " update number to " + myData.number);
}
}.start();
//第二個(gè)線程 main
while (myData.number == 0){
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "mission is over");
}
}number++在多線程下是非線程安全,不是原子性操作？
五,禁止指令重排
? 計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí),為了提高性能,編譯器和處理 器常常會(huì)對(duì)指令做重排,一般分為一下三種:
單線程的環(huán)境里指令重排確保最終執(zhí)行的結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果一致
處理器在進(jìn)行指令重排是必須 要考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性
多線程的環(huán)境交替執(zhí)行,由于編譯器優(yōu)化重排的存在,倆個(gè)線程使用變量能否保證一致性是無(wú)法確定的,無(wú)法預(yù)料的
實(shí)例一:
實(shí)例二:
線程操作資源類，線程1訪問(wèn)method1，線程2訪問(wèn)method2，正常情況順序執(zhí)行，a=6
多線程下假設(shè)出現(xiàn)了指令重排，語(yǔ)句2在語(yǔ)句1之前，當(dāng)執(zhí)行完flag=true后，另一個(gè)線程馬上執(zhí)行method2，a=5
所以volatile 禁止指令重排,從而避免多線程的 環(huán)境下出現(xiàn)執(zhí)行亂序 的情況
六:使用volatile 的經(jīng)典案例
單例DCL的代碼
單例DCL的代碼
public class SingletonDemo {
private static SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "構(gòu)造方法");
}
//DCL雙端加鎖機(jī)制
public static SingletonDemo getInstance(){
if (instance == null){
synchronized (SingletonDemo.class){
if (instance == null){
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
}這種寫法在多線程條件下可能正確率為99.999999%，但可能由于指令重排出錯(cuò)
原因在于某一個(gè)線程執(zhí)行到第一次檢測(cè),讀取到instance不為null,instance引用對(duì)象可能還沒(méi)有完成初始化.
instance = new SingletonDemo();; 分為一下三步
- memory = allocate() //分配內(nèi)存
- ctorInstanc(memory) //初始化對(duì)象
- instance = memory //設(shè)置instance指向剛分配的地址
2 ,3 步不存在數(shù)據(jù)依賴, 可以指令重排的執(zhí)行順序?yàn)?1 ,3 ,2,設(shè)置instance指向剛分配的地址,次數(shù)instance還沒(méi)有初始化完
但此時(shí)instance不為null了,若正好此時(shí)有一個(gè)線程來(lái)訪問(wèn),就出現(xiàn)了線程安全問(wèn)題
所以需要添加volatile 關(guān)鍵字
public class SingletonDemo {
private static volatile SingletonDemo instance = null;
private SingletonDemo(){
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "構(gòu)造方法");
}
//DCL雙端加鎖機(jī)制
public static SingletonDemo getInstance(){
if (instance == null){
synchronized (SingletonDemo.class){
if (instance == null){
instance = new SingletonDemo();
}
}
}
return instance;
}
}總結(jié)
以上就是 Java 中的 volatile 關(guān)鍵字的作用以及具體使用方法的全部?jī)?nèi)容,想要了解更多相關(guān) java 其他關(guān)鍵字作用和使用方法的內(nèi)容請(qǐng)搜索W3Cschool以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章！
