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。

volatile
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很容易被误用,用来进行原子性操作。

下面看一个例子,我们实现一个计数器,每次线程启动的时候,会调用计数器inc方法,对计数器进行加一

执行环境——jdk版本:jdk1.6.0_31 ,内存 :3G   cpu:x86 2.4G


代码如下:

public class Counter {

public static int count = 0;

public static void inc() {

//这里延迟1毫秒,使得结果明显
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

count++;
    }

public static void main(String[] args) {

//同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Counter.inc();
                }
            }).start();
        }

//这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
        System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
    }
}

运行结果:Counter.count=995
实际运算结果每次可能都不一样,本机的结果为:运行结果:Counter.count=995,可以看出,在多线程的环境下,Counter.count并没有期望结果是1000

很多人以为,这个是多线程并发问题,只需要在变量count之前加上volatile就可以避免这个问题,那我们在修改代码看看,看看结果是不是符合我们的期望


代码如下:

public class Counter {

public volatile static int count = 0;

public static void inc() {

//这里延迟1毫秒,使得结果明显
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

count++;
    }

public static void main(String[] args) {

//同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    Counter.inc();
                }
            }).start();
        }

//这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
        System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
    }
}

运行结果:Counter.count=992

运行结果还是没有我们期望的1000,下面我们分析一下原因

在 java 垃圾回收整理一文中,描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈,每一个线程运行时都有一个线程栈,线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候,首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值,然后把堆内存变量的具体值load到线程本地内存中,建立一个变量副本,之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系,而是直接修改副本变量的值,在修改完之后的某一个时刻(线程退出之前),自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图

描述这写交互

read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码,改变共享变量值
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性,也就是 在read load之后,如果主内存count变量发生修改之后,线程工作内存中的值由于已经加载,不会产生对应的变化,所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量,jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

例如假如线程1,线程2 在进行read,load 操作中,发现主内存中count的值都是5,那么都会加载这个最新的值

在线程1堆count进行修改之后,会write到主内存中,主内存中的count变量就会变为6

线程2由于已经进行read,load操作,在进行运算之后,也会更新主内存count的变量值为6

导致两个线程及时用volatile关键字修改之后,还是会存在并发的情况。

时间: 2013-09-04

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

volatile可见性的一些认识和论证

一.前言 volatile的关键词的使用在JVM内存模型中已是老生常谈了,这篇文章主要结合自己对可见性的一些认识和一些直观的例子来谈谈volatile.文章正文大致分为三部分,首先会介绍一下happen-before,接着讲解volatile的一些使用场景,最后会附上一些例子来论证使用与不使用volatile的区别. 二.happen-before 对操作系统有认识的同学一定知道,CPU一般有三级缓存,在与内存交互的时候,存在缓存与内存的更新问题,其次CPU在读取指令的时候,会做一些指令重排序的

java多线程中的volatile和synchronized用法分析

本文实例分析了java多线程中的volatile和synchronized用法.分享给大家供大家参考.具体实现方法如下: 复制代码 代码如下: package com.chzhao; public class Volatiletest extends Thread { private static int count = 0; public void run() {         count++;     } public static void main(String[] args) {  

深度解析Java中volatile的内存语义实现以及运用场景

volatile内存语义的实现 下面,让我们来看看JMM如何实现volatile写/读的内存语义. 前文我们提到过重排序分为编译器重排序和处理器重排序.为了实现volatile内存语义,JMM会分别限制这两种类型的重排序类型.下面是JMM针对编译器制定的volatile重排序规则表: 举例来说,第三行最后一个单元格的意思是:在程序顺序中,当第一个操作为普通变量的读或写时,如果第二个操作为volatile写,则编译器不能重排序这两个操作. 从上表我们可以看出: 当第二个操作是volatile写时,

解析java中volatile关键字

在java多线程编程中经常volatile,有时候这个关键字和synchronized 或者lock经常有人混淆,具体解析如下: 在多线程的环境中会存在成员变量可见性问题: java的每个线程都存在一个线程栈的内存空间,该内存空间保存了该线程运行时的变量信息,当线程访问某一个变量值的时候首先会根据这个变量的地址找到对象的堆内存或者是栈堆存(原生数据类型)中的具体的内容,然后把这个内同赋值一个副本保存在本线程的线程栈中,紧接着对这个变量的一切操作在线程完成退出之前都和堆栈内存中的变量内容是没有关系

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 中volatile和lock原理分析

java 中volatile和lock原理分析 volatile和lock是Java中用于线程协同同步的两种机制. Volatile volatile是Java中的一个关键字,它的作用有 保证变量的可见性 防止重排序 保证64位变量(long,double)的原子性读写 volatile在Java语言规范中规定的是 The Java programming language allows threads to access shared variables (§17.1). As a rule,

实例解析Java中的构造器初始化

1.初始化顺序 当Java创建一个对象时,系统先为该对象的所有实例属性分配内存(前提是该类已经被加载过了),接着程序开始对这些实例属性执行初始化,其初始化顺序是:先执行初始化块或声明属性时制定的初始值,再执行构造器里制定的初始值. 在类的内部,变量定义的先后顺序决定了初始化的顺序,即时变量散布于方法定义之间,它们仍就会在任何方法(包括构造器)被调用之前得到初始化. class Window { Window(int maker) { System.out.println("Window(&quo

java中volatile和synchronized的区别与联系

java中volatile和synchronized的区别与联系 这个可能是最好的对比volatile和synchronized作用的文章了.volatile是一个变量修饰符,而synchronized是一个方法或块的修饰符.所以我们使用这两种关键字来指定三种简单的存取变量的方式 int i1; int geti1() {return i1;} volatile int i2; int geti2() {return i2;} int i3; synchronized int geti3() {

java中volatile不能保证线程安全(实例讲解)

今天打了打代码研究了一下java的volatile关键字到底能不能保证线程安全,经过实践,volatile是不能保证线程安全的,它只是保证了数据的可见性,不会再缓存,每个线程都是从主存中读到的数据,而不是从缓存中读取的数据,附上代码如下,当synchronized去掉的时候,每个线程的结果是乱的,加上的时候结果才是正确的. /** * * 类简要描述 * * <p> * 类详细描述 * </p> * * @author think * */ public class Volatil