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程序員的成長(zhǎng)之路

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作者：ZimZz

來(lái)源：https://urlify.cn/26bM3a

#?簡(jiǎn)介

volatile關(guān)鍵字保證了在多線程環(huán)境下,被修飾的變量在別修改后會(huì)馬上同步到主存,這樣該線程對(duì)這個(gè)變量的修改就是對(duì)所有其他線程可見(jiàn)的,其他線程能夠馬上讀到這個(gè)修改后值.

# Thread的本地內(nèi)存

每個(gè)Thread都擁有自己的線程存儲(chǔ)空間
Thread何時(shí)同步本地存儲(chǔ)空間的數(shù)據(jù)到主存是不確定的

# 例子

借用Google JEREMY MANSON 的解釋,上圖表示兩個(gè)線程并發(fā)執(zhí)行,而且代碼順序上為Thread1->Thread2

不用 volatile

假如ready字段不使用volatile,那么Thread 1對(duì)ready做出的修改對(duì)于Thread2來(lái)說(shuō)未必是可見(jiàn)的,是否可見(jiàn)是不確定的.假如此時(shí)thread1 ready泄露了(leak through)了,那么Thread 2可以看見(jiàn)ready為true,但是有可能answer的改變并沒(méi)有泄露,則thread2有可能會(huì)輸出 0 (answer=42對(duì)thread2并不可見(jiàn))

使用 volatile

使用volatile以后,做了如下事情

每次修改volatile變量都會(huì)同步到主存中

每次讀取volatile變量的值都強(qiáng)制從主存讀取最新的值(強(qiáng)制JVM不可優(yōu)化volatile變量,如JVM優(yōu)化后變量讀取會(huì)使用cpu緩存而不從主存中讀取)

線程 A 中寫(xiě)入 volatile 變量之前可見(jiàn)的變量, 在線程 B 中讀取該 volatile 變

量以后, 線程 B 對(duì)其他在 A 中的可見(jiàn)變量也可見(jiàn). 換句話說(shuō), 寫(xiě) volatile 類似于退出同步塊, 而讀取 volatile 類似于進(jìn)入同步塊

所以如果使用了volatile,那么Thread2讀取到的值為read=>true,answer=>42,當(dāng)然使用volatile的同時(shí)也會(huì)增加性能開(kāi)銷

# 注意

volatile并不能保證非源自性操作的多線程安全問(wèn)題得到解決,volatile解決的是多線程間共享變量的可見(jiàn)性問(wèn)題,而例如多線程的i++,++i,依然還是會(huì)存在多線程問(wèn)題,它是無(wú)法解決了.如下:使用一個(gè)線程i++,另一個(gè)i--,最終得到的結(jié)果不為0

public class VolatileTest {
 ? ?private static volatile int count = 0; ? ?private static final int times = Integer.MAX_VALUE;
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?long curTime = System.nanoTime();
 ? ? ? ?Thread decThread = new DecThread(); ? ? ? ?decThread.start();
 ? ? ? ?// 使用run()來(lái)運(yùn)行結(jié)果為0,原因是單線程執(zhí)行不會(huì)有線程安全問(wèn)題 ? ? ? ?// new DecThread().run();
 ? ? ? ?System.out.println(Start thread:  + Thread.currentThread() +  i++);
 ? ? ? ?for (int i = 0; i < times; i++) { ? ? ? ? ? ?count++; ? ? ? ?}
 ? ? ? ?System.out.println(End thread:  + Thread.currentThread() +  i--);
 ? ? ? ?// 等待decThread結(jié)束 ? ? ? ?while (decThread.isAlive());
 ? ? ? ?long duration = System.nanoTime() - curTime; ? ? ? ?System.out.println(Result:  + count); ? ? ? ?System.out.format(Duration: %.2fs\n, duration / 1.0e9); ? ?}
 ? ?private static class DecThread extends Thread {
 ? ? ? ?@Override ? ? ? ?public void run() { ? ? ? ? ? ?System.out.println(Start thread:  + Thread.currentThread() +  i--); ? ? ? ? ? ?for (int i = 0; i < times; i++) { ? ? ? ? ? ? ? ?count--; ? ? ? ? ? ?} ? ? ? ? ? ?System.out.println(End thread:  + Thread.currentThread() +  i--); ? ? ? ?} ? ?}}

最后輸出的結(jié)果是

Start thread: Thread[main,5,main] i++ Start thread: Thread[Thread-0,5,main] i-- End thread: Thread[main,5,main] i-- End thread: Thread[Thread-0,5,main] i-- Result: -460370604 Duration: 67.37s

原因是i++和++i并非原子操作,我們?nèi)舨榭醋止?jié)碼,會(huì)發(fā)現(xiàn)

void?f1()?{?i++;?}

的字節(jié)碼如下

void?f1();Code:0:?aload_01:?dup2:?getfield?#2;?//Field?i:I5:?iconst_16:?iadd7:?putfield?#2;?//Field?i:I10:?return

可見(jiàn)i++執(zhí)行了多部操作, 從變量i中讀取讀取i的值 -> 值+1 -> 將+1后的值寫(xiě)回i中,這樣在多線程的時(shí)候執(zhí)行情況就類似如下了

Thread1?????????????Thread2r1?=?i;?????????????r3?=?i;???????????????r2?=?r1?+?1;????????r4?=?r3?+?1;i?=?r2;?????????????i?=?r4;

這樣會(huì)造成的問(wèn)題就是 r1, r3讀到的值都是 0, 最后兩個(gè)線程都將 1 寫(xiě)入 i, 最后 i 等于 1, 但是卻進(jìn)行了兩次自增操作

可知加了volatile和沒(méi)加volatile都無(wú)法解決非原子操作的線程同步問(wèn)題

# 線程同步問(wèn)題的解決

Java提供了java.util.concurrent.atomic 包來(lái)提供線程安全的基本類型包裝類,例子如下

package com.qunar.atomicinteger;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/** * @author zhenwei.liu created on 2013 13-9-2 下午10:18 * @version $Id$ */public class SafeTest {
 ? ?private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0); ? ?private static final int times = Integer.MAX_VALUE;
 ? ?public static void main(String[] args) {
 ? ? ? ?long curTime = System.nanoTime();
 ? ? ? ?Thread decThread = new DecThread(); ? ? ? ?decThread.start();
 ? ? ? ?// 使用run()來(lái)運(yùn)行結(jié)果為0,原因是單線程執(zhí)行不會(huì)有線程安全問(wèn)題 ? ? ? ?// new DecThread().run();
 ? ? ? ?System.out.println(Start thread:  + Thread.currentThread() +  i++);
 ? ? ? ?for (int i = 0; i < times; i++) { ? ? ? ? ? ?count.incrementAndGet(); ? ? ? ?}
 ? ? ? ?// 等待decThread結(jié)束 ? ? ? ?while (decThread.isAlive());
 ? ? ? ?long duration = System.nanoTime() - curTime; ? ? ? ?System.out.println(Result:  + count); ? ? ? ?System.out.format(Duration: %.2f\n, duration / 1.0e9); ? ?}
 ? ?private static class DecThread extends Thread {
 ? ? ? ?@Override ? ? ? ?public void run() { ? ? ? ? ? ?System.out.println(Start thread:  + Thread.currentThread() +  i--); ? ? ? ? ? ?for (int i = 0; i < times; i++) { ? ? ? ? ? ? ? ?count.decrementAndGet(); ? ? ? ? ? ?} ? ? ? ? ? ?System.out.println(End thread:  + Thread.currentThread() +  i--); ? ? ? ?} ? ?}}