Java并发教程之volatile关键字详解

引言

说到多线程,我觉得我们最重要的是要理解一个临界区概念。

举个例子，一个班上1个女孩子（临界区），49个男孩子（线程），男孩子的目标就是这一个女孩子，就是会有竞争关系（线程安全问题）。推广到实际场景，例如对一个数相加或者相减等等情形，因为操作对象就只有一个，在多线程环境下，就会产生线程安全问题。理解临界区概念，我们对多线程问题可以有一个好意识。

Jav内存模型（JMM)

谈到多线程就应该了解一下Java内存模型（JMM）的抽象示意图.下图：

线程A和线程B执行的是时候，会去读取共享变量（临界区），然后各自拷贝一份回到自己的本地内存，执行后续操作。
JMM模型是一种规范，就像Java的接口一样。JMM会涉及到三个问题：原子性，可见性，有序性。
所谓原子性。就是说一个线程的执行会不会被其他线程影响的。他是不可中断的。举个例子:

int i=1

这个语句在Jmm中就是原子性的。无论是一个线程执行还是多个线程执行这个语句，读出来的i就是等于1。那什么是非原子性呢，按道理如果Java的代码都是原子性，应该就不会有线程问题了啊。其实JMM这是规定某些语句是原子性罢了。举个非原子性例子：

i ++;

这个操作就不是原子性的了。因为他就是包含了三个操作:第一读取i的值，第二将i加上1，第三将结果赋值回来给i，更新i的值。
所谓可见性。可见性表示如果一个值在线程A修改了，线程B就会马上知道这个结果。

所谓有序性。所谓有序性值的是语意的有序性。就是说代码顺序可能会发生变化。因为有一个指令重排机制。所谓指令重排，他会改变代码执行顺序，为了让cpu执行效率更高。为了防止重排序出错，JMM有个happen-before规则，这个规则限制了那些语句执行在前，那些语句执行在后。

Happen-before：

程序顺序原则：一个线程内保证语义的串行性

volatile原则：volatile变量的写发生在读之前

锁规则：先加锁再解锁

传递性：a先于b，b先于c，则a必定先于c

线程的start方法先于他的每一个操作

线程所有的操作先于线程的终结

对象的构造函数执行、结束先于finalize()方法。

volatile

进入正题，volatile可以保证变量（临界区）的可见性以及有序性，但是不能保证原子性。举个例子：

public class VolatileTest implements Runnable{
 private static VolatileTest volatileTest = new VolatileTest();
 private static volatile int i= 0;
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  for (int j = 0; j < 20; j++) {
   Thread a = new Thread(new VolatileTest());
   Thread b = new Thread(new VolatileTest());
   a.start();b.start();
   a.join();b.join();
   System.out.print(i+"&&");
  }

 }

 @Override
 public void run() {
  for (int j = 0; j < 1000; j++) {
   i++;
  }
 }

}

// 输出结果
// 2000&&4000&&5852&&7852&&9852&&11852&&13655&&15655&&17655&&19655&&21306
//&&22566&&24566&&26189&&28189&&30189&&32189&&34189&&36189&&38089&&

有结果看到有问题，虽然i已经添加了volatile关键字，说明volatile关键字不能保证i++的原子性。

那什么场景适合使用volatile关键字

1、轻量级的“读-写锁”策略

private volatile int value;
public int getValue(){ return value;}
public synchronized void doubleValue(){ value = value*value; }

2.单例模式（双检查锁机制

private volatile static Singleton instace;
public static Singleton getInstance(){ // 没有使用同步方法，而是同步方法块
 //第一次null检查 ，利用volatile的线程间可见性，不需要加锁，性能提高
 if(instance == null){
  synchronized(Singleton.class) { //锁住类对象，阻塞其他线程
   //第二次null检查，以保证不会创建重复的实例
   if(instance == null){
    instance = new Singleton(); // 禁止重排序
   }
  }
 }
 return instance;

参考

《现代操作系统（第三版）中文版》

《实战Java高并发程序设计》

《Java并发编程的艺术》

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。

赞 (0)

相关推荐

  • Java多线程并发编程 Volatile关键字

    volatile 关键字是一个神秘的关键字,也许在 J2EE 上的 JAVA 程序员会了解多一点,但在 Android 上的 JAVA 程序员大多不了解这个关键字.只要稍了解不当就好容易导致一些并发上的错误发生,例如好多人把 volatile 理解成变量的锁.(并不是) volatile 的特性: 具备可见性 保证不同线程对被 volatile 修饰的变量的可见性. 有一被 volatile 修饰的变量 i,在一个线程中修改了此变量 i,对于其他线程来说 i 的修改是立即可见的. 如: vola

  • Java 并发编程:volatile的使用及其原理解析

    Java 并发编程:volatile的使用及其原理解析

    Java并发编程系列[未完]: •Java 并发编程:核心理论 •Java并发编程:Synchronized及其实现原理 •Java并发编程:Synchronized底层优化(轻量级锁.偏向锁) •Java 并发编程:线程间的协作(wait/notify/sleep/yield/join) •Java 并发编程:volatile的使用及其原理 一.volatile的作用 在<Java并发编程:核心理论>一文中,我们已经提到过可见性.有序性及原子性问题,通常情况下我们可以通过Synchroniz

  • 详解java并发编程(2) --Synchronized与Volatile区别

    详解java并发编程(2) --Synchronized与Volatile区别

    1 Synchronized 在多线程并发中synchronized一直是元老级别的角色.利用synchronized来实现同步具体有一下三种表现形式: 对于普通的同步方法,锁是当前实例对象. 对于静态同步方法,锁是当前类的class对象. 对于同步方法块,锁是synchronized括号里配置的对象. 当一个代码,方法或者类被synchronized修饰以后.当一个线程试图访问同步代码块的时候,它首先必须得到锁,退出或抛出异常的时候必须释放锁.那么这样做有什么好处呢? 它主要确保多个线程在同一

  • java 高并发中volatile的实现原理

    java 高并发中volatile的实现原理 摘要: 在多线程并发编程中synchronized和Volatile都扮演着重要的角色,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.它在某些情况下比synchronized的开销更小 1. 定义: java编程语言允许线程访问共享变量,为了确保共享变量能被准确和一致的更新,线程应该确保通过排他锁单独获得这个变量.

  • 深入分析java并发编程中volatile的实现原理

    引言 在多线程并发编程中synchronized和Volatile都扮演着重要的角色,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.它在某些情况下比synchronized的开销更小,本文将深入分析在硬件层面上Inter处理器是如何实现Volatile的,通过深入分析能帮助我们正确的使用Volatile变量. 术语定义 术语 英文单词 描述 共享变量 在多个线

  • Java并发编程之volatile变量介绍

    volatile提供了弱同步机制,用来确保将变量更新通知到其它线程.volatile变量不会被缓存在寄存器中或者对其它处理器不可见的地方,因此在读取volatile变量时总会返回最新写入的值.可以想象成如下语义,然而volatile是更轻量级的同步机制.volatile只能确保可见性,但不能保证原子性.也就是说不能在复合操作用volatile变量,比如i++. 复制代码 代码如下: public synchronized void setValue(int value){ this.value

  • Java并发编程：volatile关键字详细解析

    Java并发编程：volatile关键字详细解析

    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.由于volatile关键字是与Java的内存模型有关的,因此在讲述volatile关键之前,我们先来了解一下与内存模型相关的概念和知识,然后分析了volatile关键字的实现原理,最后给出了几个使用vola

  • Java并发编程-volatile可见性详解

    Java并发编程-volatile可见性详解

    前言 要学习好Java的多线程,就一定得对volatile关键字的作用机制了熟于胸.最近博主看了大量关于volatile的相关博客,对其有了一点初步的理解和认识,下面通过自己的话叙述整理一遍. 有什么用? volatile主要对所修饰的变量提供两个功能 可见性 防止指令重排序 <br>本篇博客主要对volatile可见性进行探讨,以后发表关于指令重排序的博文. 什么是可见性? 把JAVA内存模型(JMM)展示得很详细了,简单概括一下 1.每个Thread有一个属于自己的工作内存(可以理解为每个

  • Java并发教程之volatile关键字详解

    Java并发教程之volatile关键字详解

    引言 说到多线程,我觉得我们最重要的是要理解一个临界区概念. 举个例子,一个班上1个女孩子(临界区),49个男孩子(线程),男孩子的目标就是这一个女孩子,就是会有竞争关系(线程安全问题).推广到实际场景,例如对一个数相加或者相减等等情形,因为操作对象就只有一个,在多线程环境下,就会产生线程安全问题.理解临界区概念,我们对多线程问题可以有一个好意识. Jav内存模型(JMM) 谈到多线程就应该了解一下Java内存模型(JMM)的抽象示意图.下图: 线程A和线程B执行的是时候,会去读取共享变量(临界

  • Java并发编程之Volatile变量详解分析

    Java并发编程之Volatile变量详解分析

    目录 一.volatile变量的特性 1.1.保证可见性,不保证原子性 1.2.禁止指令重排 二.内存屏障 三.happens-before Volatile关键字是Java提供的一种轻量级的同步机制.Java 语言包含两种内在的同步机制:同步块(或方法)和 volatile 变量, 相比synchronized(synchronized通常称为重量级锁),volatile更轻量级,因为它不会引起线程上下文的切换和调度. 但是volatile 变量的同步性较差(有时它更简单并且开销更低),而且其

  • Java并发编程之Exchanger方法详解

    简介 Exchanger是一个用于线程间数据交换的工具类,它提供一个公共点,在这个公共点,两个线程可以交换彼此的数据. 当一个线程调用exchange方法后将进入等待状态,直到另外一个线程调用exchange方法,双方完成数据交换后继续执行. Exchanger的使用 方法介绍 exchange(V x):阻塞当前线程,直到另外一个线程调用exchange方法或者当前线程被中断. x : 需要交换的对象. exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit):阻塞

  • Java并发编程之LockSupport类详解

    Java并发编程之LockSupport类详解

    一.LockSupport类的属性 private static final sun.misc.Unsafe UNSAFE; // 表示内存偏移地址 private static final long parkBlockerOffset; // 表示内存偏移地址 private static final long SEED; // 表示内存偏移地址 private static final long PROBE; // 表示内存偏移地址 private static final long SEC

  • Java并发编程之Executors类详解

    Java并发编程之Executors类详解

    一.Executors的理解 Executors类属于java.util.concurrent包: 线程池的创建分为两种方式:ThreadPoolExecutor 和 Executors: Executors(静态Executor工厂)用于创建线程池: 工厂和工具方法Executor , ExecutorService , ScheduledExecutorService , ThreadFactory和Callable在此包中定义的类: jdk1.8API中的解释如下: 二.Executors

  • 详解Java并发编程之volatile关键字

    详解Java并发编程之volatile关键字

    目录 1.volatile是什么? 2.并发编程的三大特性 3.什么是指令重排序? 4.volatile有什么作用? 5.volatile可以保证原子性? 6.volatile 和 synchronized对比 总结 1.volatile是什么? 首先简单说一下,volatile是什么?volatile是Java中的一个关键字,也是一种同步机制.volatile为了保证变量的可见性,通过volatile修饰的变量具有共享性.修改了volatile修饰的变量,其它线程是可以读取到最新的值的 2.并

  • Java Synchronize下的volatile关键字详解

    Java Synchronize下的volatile关键字详解

    简介关键词:Synchronize与volatile Synchronize:无论是对于Synchronize同步方法异或是Synchronize块,本质是对某对象或某类加锁,让多线程进行队列化的有序地同步执行. volatile:用于修饰变量.在多线程执行过程中,禁止线程从工作内存(缓存)中读取值. volatile问题抛出: 让我们看到这样一个问题,我们设置一个含有boolean标志位的类Test,以及两个Runable接口实例,分别为MyThread1,MyThread2. 在MyThre

  • java多线程编程之Synchronized关键字详解

    本文介绍JAVA多线程中的synchronized关键字作为对象锁的一些知识点. 所谓对象锁,就是就是synchronized 给某个对象 加锁.关于 对象锁 可参考:这篇文章  一.分析 synchronized可以修饰实例方法,如下形式: public class MyObject { synchronized public void methodA() { //do something.... } 这里,synchronized 关键字锁住的是当前对象.这也是称为对象锁的原因. 为啥锁住当

  • Java集合教程之Collection实例详解

    Java集合教程之Collection实例详解

    前言 集合就是一组数的集合,就像是一个容器,但是我们应该清楚的是集合中存放的都是对象的引用,而不是真正的实体.而我们常说的集合中的对象其实指的就是对象的引用. 我们可以把集合理解为一个小型数据库,用于存放数据,我们对集合的操作也就是数据的增删改查,在 Java 中有两个顶层接口 Collection 和 Map 用于定义和规范集合的相关操作.这篇文章主要说一下集合框架中的 Collection 部分. Collection 表示一组对象,这些对象可以是有序也可以是无序的,它提供了不同的子接口满足

  • java基本教程之join方法详解 java多线程教程

    java基本教程之join方法详解 java多线程教程

    本章涉及到的内容包括:1. join()介绍2. join()源码分析(基于JDK1.7.0_40)3. join()示例 1. join()介绍join() 定义在Thread.java中.join() 的作用:让"主线程"等待"子线程"结束之后才能继续运行.这句话可能有点晦涩,我们还是通过例子去理解: 复制代码 代码如下: // 主线程public class Father extends Thread {    public void run() {     

随机推荐