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。

时间: 2019-11-26

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

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

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 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.

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

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

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关键字

一.volatile是什么 volatile是Java并发编程中重要的一个关键字,被比喻为"轻量级的synchronized",与synchronized不同的是,volatile只能修饰变量,无法修饰方法及代码块等. 下面是使用volatile关键字实现的单例模式: public class Singleton implements Serializable { private static volatile Singleton singleton; private Singleto

Java并发编程volatile关键字的作用

日常编程中出现 volatile 关键字的频率并不高,大家可能对 volatile 关键字比较陌生,再深入一点也许是听闻 volatile 只能保证可见性而不能保证原子性,无法有效保证线程安全,于是更加避免使用 volatile ,简简单单加上synchronize关键字就完事了.本文稍微深入探讨 volatile 关键字,分析其作用及对应的使用场景. 并发编程的几个概念简述 首先简单介绍几个与并发编程相关的概念: 可见性 可见性是指变量在线程之间是否可见,JVM 中默认情况下线程之间不具备可见

Java多线程并发编程和锁原理解析

这篇文章主要介绍了Java多线程并发编程和锁原理解析,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友可以参考下 一.前言 最近项目遇到多线程并发的情景(并发抢单&恢复库存并行),代码在正常情况下运行没有什么问题,在高并发压测下会出现:库存超发/总库存与sku库存对不上等各种问题. 在运用了 限流/加锁等方案后,问题得到解决. 加锁方案见下文. 二.乐观锁 & 悲观锁 1.乐观锁 顾名思义,就是很乐观,每次去拿数据的时候都认为别人不会修改,所以不会上锁

详细分析java并发之volatile关键字

Java面试中经常会涉及关于volatile的问题.本文梳理下volatile关键知识点. volatile字意为"易失性",在Java中用做修饰对象变量.它不是Java特有,在C,C++,C#等编程语言也存在,只是在其它编程语言中使用有所差异,但总体语义一致.比如使用volatile 能阻止编译器对变量的读写优化.简单说,如果一个变量被修饰为volatile,相当于告诉系统说我容易变化,编译器你不要随便优化(重排序,缓存)我. Happens-before 规范上,Java内存模型遵

Java 并发编程学习笔记之核心理论基础

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