问题背景:

volatile是为了解决内存可见性而生的,什么是内存不可见性呢?

以下边的代码为例:

package com.dx.juc;

public class VoltileTest {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread=new MyThread();
thread.start(); while (true){
if(thread.flag){
System.out.println("thread flag is true");
break;
}
} System.out.println("complete");
}
} class MyThread extends Thread {
public boolean flag = false; @Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
flag = true;
System.out.println("flag is changed;" + flag);
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
}
}

在线程thread开始执行的过程中会吧thread.flag属性值修改为true,一般情况下来说,main线程在while(true)循环内部是可以检测到thread.flag被修改了,而且我们希望是这样子。但是程序运行起来的时候会发现flag在线程thread中被修改后,main线程并不能读取到被修改的值。

输出结果为:

此时,就是main一直在执行while(true)循环操作。

出现问题的原因?

原因:

1)thread线程修改flag值时间晚于main获取(拷贝)flag值(到main缓存)的时间;

2)同时main线程中读取flag数据是从main线程的缓存中读取,而不是直接从主存中读取。

或用更简洁的话来描述:

两个线程操作共享数据时,彼此不可见,线程可见性导致的问题。

那么为什么要使用缓存?

  • Register

寄存器是CPU的内部组成单元,是CPU运算时取指令和数据的地方,速度很快,寄存器可以用来暂存指令、数据和地址。在CPU中,通常有通用寄存器,如指令寄存器IR;特殊功能寄存器,如程序计数器PC、sp等

  • 寄存器的工作方式很简单,只有两步:(1)找到相关的位,(2)读取这些位。
  • Cache

缓存即就是用于暂时存放内存中的数据,若果寄存器要取内存中的一部分数据时,可直接从缓存中取到,这样可以调高速度。高速缓存是内存的部分拷贝。

  • 内存的工作方式就要复杂得多:

(1)找到数据的指针。(指针可能存放在寄存器内,所以这一步就已经包括寄存器的全部工作了。)

(2)将指针送往内存管理单元(MMU),由MMU将虚拟的内存地址翻译成实际的物理地址。

(3)将物理地址送往内存控制器(memory controller),由内存控制器找出该地址在哪一根内存插槽(bank)上。

(4)确定数据在哪一个内存块(chunk)上,从该块读取数据。

(5)数据先送回内存控制器,再送回CPU,然后开始使用。

内存的工作流程比寄存器多出许多步。每一步都会产生延迟,累积起来就使得内存比寄存器慢得多。

为了缓解寄存器与内存之间的巨大速度差异,硬件设计师做出了许多努力,包括在CPU内部设置缓存、优化CPU工作方式,尽量一次性从内存读取指令所要用到的全部数据等等。

如何解决内存不可见的问题?使用volatile

使用java中的volatile实现内存可见性

package com.dx.juc;

public class VoltileTest {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); while (true) {
if (thread.isFlag()) {
System.out.println("thread flag is true");
break;
}
} System.out.println("complete");
}
} class MyThread extends Thread {
private volatile boolean flag = false; @Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
setFlag(true) ;
System.out.println("flag is changed;" + isFlag());
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}
} public boolean isFlag() {
return flag;
} public void setFlag(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
}

使用了volatile后确实可以保证了内存可见性,当thread线程修改了flag的值时,会先把thread线程缓存中的值修改,立即把thread线程缓存中修改的值刷新到主存中,同时引用了被volatile修饰的变量所在的线程对应缓存(清空)失效,此时main线程在while循环处理是检测到缓存中无该变量值,则要从主存中获取flag对象,因此,确保了数据的可见性。

用volatile修饰之后带来的影响:

第一:使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存;

第二:使用volatile关键字的话,当线程thread进行修改时,会导致线程main的工作内存中缓存变量flag的缓存行无效(反映到硬件层的话,就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);

第三:由于线程main的工作内存中缓存变量flag的缓存行无效,所以线程main再次读取变量flag的值时会去主存读取。

那么在线程thread修改flag值时(当然这里包括2个操作,修改线程thread工作内存中的值,然后将修改后的值写入内存),会使得线程main的工作内存中缓存变量flag的缓存行无效,然后线程main读取时,发现自己的缓存行无效,它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后,然后去对应的主存读取最新的值。

那么线程main读取到的就是最新的正确的值。

参考《Java内存模型-volatile的内存语义

原 Java并发(10)-JUC线程池 Executor框架

原 Java并发(9)--JUC并发工具类:CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier、Exchanger

原 Java并发(8)--JUC之同步队列器AQS原理、重入锁ReentrantLock、读写锁ReentrantReadWriteLock

原 Java并发(7)--并发容器 J.U.C:Java.util.concurrency

原 Java并发(6)--线程安全策略:不可变对象、ThreadLocal、常见的线程安全与线程不安全类、同步容器

原 Java并发(5)--线程安全发布对象:懒汉模式、饿汉模式

原 Java并发(4)--线程安全:原子性(Atomic)、可见性、有序性

原 Java并发(3)--项目准备:环境初始化、案例准备、并发模拟工具、并发模拟代码

原 Java并发(2)--并发基本:线程安全、锁优化

原 Java并发(1)--并发基本:CPU缓存、Java内存模型、Java线程

BAT面试题 26篇->原 最全Java锁详解:独享锁/共享锁+公平锁/非公平锁+乐观锁/悲观锁

技术探索 - 慕课网实战-高并发

透彻理解Java并发编程

Java-JUC(一):volatile引入的更多相关文章

  1. Java单例模式和volatile关键字

    单例模式是最简单的设计模式,实现也非常"简单".一直以为我写没有问题,直到被 Coverity 打脸. 1. 暴露问题 前段时间,有段代码被 Coverity 警告了,简化一下代码 ...

  2. Java中的volatile关键字的功能

    Java中的volatile关键字的功能 volatile是java中的一个类型修饰符.它是被设计用来修饰被不同线程访问和修改的变量.如果不加入volatile,基本上会导致这样的结果:要么无法编写多 ...

  3. 深入理解Java中的volatile关键字

    在再有人问你Java内存模型是什么,就把这篇文章发给他中我们曾经介绍过,Java语言为了解决并发编程中存在的原子性.可见性和有序性问题,提供了一系列和并发处理相关的关键字,比如synchronized ...

  4. Java核心复习—— volatile 与可见性

    一.介绍 volatile保证共享变量的"可见性".可见性指的是当一个线程修改变量时,另一个线程能读到这个修改的值. 这里就要提出几个问题. 问题1:为什么一个线程修改时,另一个线 ...

  5. java并发系列(六)-----Java并发:volatile关键字解析

    在 Java 并发编程中,要想使并发程序能够正确地执行,必须要保证三条原则,即:原子性.可见性和有序性.只要有一条原则没有被保证,就有可能会导致程序运行不正确.volatile关键字 被用来保证可见性 ...

  6. Java Juc学习笔记

    Java JUC 简介 在 Java 5.0 提供了 java.util.concurrent (简称JUC )包,在此包中增加了在并发编程中很常用的实用工具类,用于定义类似于线程的自定义子系统,包括 ...

  7. Java JUC之Atomic系列12大类实例讲解和原理分解

    Java JUC之Atomic系列12大类实例讲解和原理分解 2013-02-21      0个评论       作者:xieyuooo 收藏    我要投稿 在java6以后我们不但接触到了Loc ...

  8. Java并发编程volatile关键字

    volatile理解 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.volatile具有synchronized关键字的“可见性”,vo ...

  9. 一起来看看java并发中volatile关键字的神奇之处

    并发编程中的三个概念: 1.原子性 在Java中,对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作,即这些操作是不可被中断的,要么执行,要么不执行. 2.可见性 对于可见性,Java提供了volati ...

随机推荐

  1. 你的产品适不适合做微信小程序?你需要这篇产品逻辑分析

      自2017年1月9日张小龙宣布万众瞩目的“微信小程序”正式上线了.以名字看,感觉像是突出了“将你的程序接入微信”的意思. 我们此前分析过微信的功能迭代节奏:一般微信重要的功能规划周期,大约会在在9 ...

  2. [Deepin 15] 编译安装 PHP-5.6.30

    先看下历史笔记: Ubuntu 14 编译安装 PHP 5.4.45 + Nginx 1.4.7 + MySQL 5.6.26 笔记 ################################# ...

  3. mysqltool :dodba orzdba

    http://www.cnblogs.com/beyang/p/6963306.html

  4. 浅析CentOS和RedHat Linux的区别

    CentOS的简介 CentOS是Community ENTerprise Operating System的简称,我们有很多人叫它社区企业操作系统,不管你怎么叫它,它都是Linux操作系统的一个发行 ...

  5. 用Qemu搭建x86学习环境

    作者信息 作者:彭东林 邮箱:pengdonglin137@163.com QQ:405728433 软件平台 主机: Ubuntu14.04 64位版本 模拟器:Qemu-2.8.0 Linux内核 ...

  6. 使用SQL Database Migration Wizard把SQL Server 2008迁移到Windows Azure SQL Database

    本篇体验使用SQL Database Migration Wizard(SQLAzureMW)将SQL Server 2008数据库迁移到 Azure SQL Database.当然,SQLAzure ...

  7. ASP.NET Web API实践系列01,以ASP.NET Web Form方式寄宿

    创建一个空的ASP.NET Web Form项目. 右键项目,添加新项,创建Web API控制器类,TestController. 删除掉TestController默认的内容,编写如下: using ...

  8. python测试开发django-18.admin后台中文版

    前言 django的admin后台页面默认是英文的,不喜欢英文的话,可以改下setting.py里面的语言设置,改成中文版的显示 语言设置 打开setting.py,找到以下内容 # Internat ...

  9. ios之归档demo

    ios对自定义对象的归档.首先需要实现NSCoding与NSCopying接口 #import <Foundation/Foundation.h> @interface Person : ...

  10. 用开源项目circular progress button实现有进度条的Button

    circular progress button可以让button实现进度条,效果和动画都做的很赞,只是有点小bug.需要注意的是按钮上的文字不能太大,否则会出现错位. 项目的地址:https://g ...