Java 并发 关键字volatile
Java 并发 关键字volatile
@author ixenos
volatile只是保证了共享变量的可见性,不保证同步操作的原子性
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,线程在每次刚使用变量的时候,都会读取变量修改后的最新的值的副本到线程栈中。volatile很容易被误用来进行原子性操作,因为线程对其操作只是副本上,并不会实时更改共享内存中的变量值。
VM为什么要使用副本呢,在副本上操作时可以进行读写操作的重排序优化,能提升运行效率,而是用volatile将禁止副本的使用,而且在volatile变量周围限制重排序操作,具体分析请看:深入理解Java内存模型(四)——volatile
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
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
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。
总之,volatile使线程直接和共享内存的数据交互,并阻止VM的重排序优化
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
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