面试时通过volatile关键字,全面展示线程内存模型的能力
面试时,面试官经常会通过volatile关键字来考核候选人在多线程方面的能力,一旦被问题此类问题,大家可以通过如下的步骤全面这方面的能力。
1 首先通过内存模型说明volatile关键字的作用
先说明,用volatile修饰的变量,能直接修改内存内容,修改后的变量对其他线程是可见的。然后展开说明如下的内容。
多线程并发操作同一资源时,可能会出现最终结果和预期不同的情况,刚才我们也已经通过线程安全和不安全相关的案例,直观地看到了这一情况,这里我们将通过线程的内存结构来详细分析下造成“最终结果不一致”的原因。
如果某个线程要操作data变量,该线程会先把data变量装载到线程内部的内存中做个副本,之后线程就不再和在主内存中的data变量有任何关系,而是会操作副本变量的值,操作完成后,再把这个副本回写到主内存(也就是堆内存)中,这个过程如下图所示。
假设data的初始值是0,有100个线程并发地对它进行加1操作,预期的运行结果是100。但在实际的操作过程中,假设A线程和B线程并发地data,其中A读到的值是0,B读到的是1。当B在它的线程内部内存中完成加1操作(data变成2),会把data回写到主内存里,这时主内存里的data也是2。
但之后,A线程也完成了加1操作(此时A内部线程中的data副本是1),在之后的回写过程中,会把主内存中的data变量从2设置成1,这样就造成数据不一致的问题了。
但是,如果data变量被volatile变量修饰,那么A线程修改好的data变量,无需等到“”回写“”阶段,能直接写回到主内存里,这就能导致该变量对其它线程“立即可见”。
2 同时说明,volatile不能解决数据不一致的问题
如果某个变量之前加了volatile,线程在每次使用该变量时,都会从主内存中读取该变量最新的值,而且,某线程一旦修改了该变量,这个修改会立即回写到主内存里。
既然是在操作前会从主内存中读取变量最新的值,而且每次修改后都会立即回写到主内存,这样的话是否能解决多线程中数据不一致的问题呢?通过下面的VolilateDemo.java代码,我们来看下这个问题的答案。
1 public class VolilateDemo extends Thread {
2 //启动1000个线程,对这个被volatile修饰的变量进行加1操作
3 public static volatile int cnt = 0;
4 public static void add() {
5 // 延迟1毫秒,增加多线程并发抢占的概率
6 try { Thread.sleep(1);}
7 catch (InterruptedException e) { }
8 cnt++;//加操作
9 }
10 public static void main(String[] args) {
11 // 同时启动1000个线程,去进行加操作
12 for (int i = 0; i < 1000; i++) {
13 new Thread(new Runnable() {
14 public void run()
15 {VolilateDemo.add(); }
16 }).start();
17 }
18 System.out.println("Result is " + VolilateDemo.cnt);
19 }
20 }
在main函数的第12行里,通过for循环启动1000个线程。从第13到16行里,我们通过了Runnable类定义了线程的动作,每个线程启动后,会调用第15行的add方法对用volatile修饰的cnt变量进行加1操作。
多次运行的结果可能不一样,但在大多数情况下,最终cnt的值会小于1000,也就是说,用volatile修饰的变量不能保证数据一致性,换句话说,volatile不能当锁来用,因为它不能保证主内存的变量在同一时间段里只被一个线程操作。
3 然后说下volatile的作用
那么volatile有什么用呢?被volatile修饰的变量每次在使用时,不是从各线程的内部内存中拿,而是从主内存中拿。这样就能避免“创建副本”到“把副本回写到主内存中”等的操作,从而能提升效率。
但请注意,如果我们在多线程环境下,针对某个变量有读和写的操作,那么别把它修饰成volatile,因为为了解决数据不一致的问题,我们会给该变量加锁,这样该变量在一个时间段里只会有一个线程进行操作,这样就无法发挥出volatile的优势了。
请记住这个结论,如果某个变量在多线程环境下只有读或者是只有写的操作,建议把它设置成volatile,这样能提升多线程并发时的效率。
4 如果可以,再扩展到ConcurrentHashMap的底层代码
说好上述内容以后,其实大家已经可以能充分展示内存方面的技能了,不过大家还可以多说一句:我还看过ConcurrentHashMap的底层源码,其中用到了volatile关键字。
ConcurrentHashMap是支持并发的HashMap,说白了就当多个线程同时读写ConcurrentHashMap对象时,不会有问题。
该对象存储键值对的Node对象定义如下,其中表示值的val变量被volatile修饰,也就是说,A线程对该ConcurrentHashMap的操作,能立即回写到主内存,所以其它线程也能立即可见,所以能支持并发。
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
//可以看到这些都用了volatile修饰
volatile V val;
volatile Node<K,V> next;
省略其它代码
}
当大家从volatile关键字引申到ConcurrentHashmap底层源码后,面试官就会认识你很资深。我记得当初,我去面试一家比较大的互联网公司,就这样说了一通,然后就直接通过这轮技术面试了(不过还有后继部门经理的技术面试)。
请大家关注我的公众号:一起进步,一起挣钱,在本公众号里,会有很多精彩的面试文章。
面试时通过volatile关键字,全面展示线程内存模型的能力的更多相关文章
- 面试中的volatile关键字
在Java的面试当中,面试官最爱问的就是volatile关键字相关的内容.经过多次面试之后,你是否思考过,为什么他们那么爱问volatile关键字相关的问题?而对于你,如果作为面试官,是否也会考虑采用 ...
- 面试官:volatile关键字用过吧?说一下作用和实现吧
volatile 可见性的本质类似于CPU的缓存一致性问题,线程内部的副本类似于告诉缓存区 面试官:volatile关键字用过吧?说一下作用和实现吧 https://blog.csdn.net/ ...
- java线程内存模型,线程、工作内存、主内存
转自:http://rainyear.iteye.com/blog/1734311 java线程内存模型 线程.工作内存.主内存三者之间的交互关系图: key edeas 所有线程共享主内存 每个线程 ...
- Java线程内存模型-JVM-底层原理
public class Demo1 { private static boolean initFlag=false; public static void main(String[] args) t ...
- Volatile关键字回顾之线程可见性
java中,volatile关键字有两大作用: 1.保证线程的可见性 2.防止指令重排序 这篇文章主要通过典型案例,体现可见性这一特性. 概念: java中,堆内存是线程共享的.而每个线程,都应该有自 ...
- 【Java并发】1. Java线程内存模型JMM及volatile相关知识
Java招聘知识合集:https://www.cnblogs.com/spzmmd/tag/Java招聘知识合集/ 该系列用于汇集Java招聘需要的知识点 JMM 并发编程的三大特性:可见性(vola ...
- 牛客网Java刷题知识点之什么是单例模式?解决了什么问题?饿汉式单例(开发时常用)、懒汉式单例(面试时常用)、单例设计模式的内存图解
不多说,直接上干货! 什么是单例设计模式? 解决的问题:可以保证一个类在内存中的对象唯一性,必须对于多个程序使用同一个配置信息对象时,就需要保证该对象的唯一性. 如何保证? 1.不允许其他程序用new ...
- JDK1.8-Java虚拟机运行时数据区域和HotSpot虚拟机的内存模型
目录 介绍 官方文档规定的运行时数据区域 程序计数器 Java虚拟机栈 本地方法栈 虚拟机栈和本地方法栈溢出 Java堆 演示堆内存溢出 方法区 运行时常量池 演示方法区溢出 HotSpot虚拟机的内 ...
- java核心技术-多线程之线程内存模型
对于每一种编程语言,理解它的内存模型是理所当然的重要.下面我们从jvm的内存模型来体会下java(不限java语言,严格来讲是JVM内存模型,所有JVM体系的变成语言均适用)的内存模型. 堆: 就是我 ...
随机推荐
- dataframe的一些用法
pandas中Dataframe的一些用法 pandas读取excel文件 pd.read_excel 前提是安装xlrd库 dataframe,numpy,list之间的互相转换 dataframe ...
- 一文说通C#中的异步迭代器
今天来写写C#中的异步迭代器 - 机制.概念和一些好用的特性 迭代器的概念 迭代器的概念在C#中出现的比较早,很多人可能已经比较熟悉了. 通常迭代器会用在一些特定的场景中. 举个例子:有一个for ...
- VMware & centos 7 配置克隆虚拟机
VMware & centos 7 配置克隆虚拟机 之前一直使用的是centos6,买了新电脑试了一下centos7,安装过程果然采坑不少,下面是我成功安装的过程 克隆虚拟机 安装虚拟机,安装 ...
- cloudera集群开启kerberos认证后,删除zk中的/hbase目录
问题 在cdh集群中开启了kerberos认证,hbase集群出现一点问题,需要通过zookeeper-client访问zookeeper,删除/hbase节点时候报错:Authentication ...
- [日常摸鱼]Uva11178Morley's Theorem-几何
题意:给一个$\Delta ABC$,分别做三个角的三等分线相交成$\Delta DEF$,求出$D,E,F$的坐标. 直接根据题意模拟 #include<cstdio> #include ...
- Python高级语法-深浅拷贝-总结(4.2.1)
@ 目录 1.说明 2.代码 关于作者 1.说明 任何可变数据类型都牵扯到深浅拷贝 但是元组,常数等,不可变数据类型,无论浅拷贝,深拷贝都是指向 不管如何嵌套,一旦牵扯到可变数据类型,都会有深浅区别 ...
- 点击劫持(Iframe clickJack)练习
实验内容: 寻找一个合适的网站放入到iframe标签中.实验中测试了包括知网首页及登录界面.淘宝首页及登录界面,百度首页,微信下载界面.发现淘宝登录界面无法放入,会直接跳转到淘宝真实的登录界面,其他的 ...
- NameVirtualHost *:80 has no VirtualHosts
服务器会包含所有的 .conf 后缀的文件 当出现如标题所示的错误的时候,检查所有 .conf 文件,是否端口占用,或者重复命令行的情况
- 闭关修炼180天--手写持久层框架(mybatis简易版)
闭关修炼180天--手写持久层框架(mybatis简易版) 抛砖引玉 首先先看一段传统的JDBC编码的代码实现: //传统的JDBC实现 public static void main(String[ ...
- ASP.NET网站部署到服务器IIS上和本地局域网服务器
控制面板>>>管理工具>>>打开Internet信息服务 2,如果找不到 可以控制面板>>>程序和功能>>> 打开或关闭win ...