一,什么是volatile關(guān)鍵字,作用是什么

volatile是java虛擬機(jī)提供的輕量級(jí)同步機(jī)制

​ 作用是: 1.保證可見(jiàn)性 2.禁止指令重排 3.不保證原子性

本篇具體就講解 什么叫保證了可見(jiàn)性, 什么叫禁止指令重排,什么是原子性

而在這之前需要對(duì)JMM 有所了解

二,什么是JMM

​ JMM(java 內(nèi)存模型 Java Memory Model 簡(jiǎn)稱JMM) 本身是一個(gè)抽象的概念,并不在內(nèi)存中真實(shí)存在的,它描述的是一組規(guī)范或者規(guī)則,通過(guò)這組規(guī)范定義了程序中各個(gè)變量(實(shí)例字段,靜態(tài)字段和構(gòu)成數(shù)組對(duì)象的元素)的訪問(wèn)方式.

JMM的同步規(guī)定:

​ 1.線程解鎖之前,必須把共享變量刷新回主存

​ 2.線程加鎖鎖之前,必須讀取主存的最新值到自己的工作空間

​ 3.加鎖解鎖必須是 同一把鎖

​由于 JMM運(yùn)行程序的實(shí)體是線程.而每個(gè)線程創(chuàng)建時(shí)JMM都會(huì)為其創(chuàng)建一個(gè)自己的工作內(nèi)存(棧空間),工作內(nèi)存是每個(gè)線程的私有 數(shù)據(jù)區(qū)域.而java內(nèi)存模型中規(guī)定所有的變量都存儲(chǔ)在主內(nèi)存中,主內(nèi)存是共享內(nèi)存區(qū)域,所有線程都可以訪問(wèn),但線程的變量的操作(讀取賦值等)必須在自己的工作內(nèi)存中去進(jìn)行,首先要 將變量從主存拷貝到自己的工作內(nèi)存中,然后對(duì)變量進(jìn)行操作,操作完成后再將變量操作完后的新值寫回主內(nèi)存,不能直接操作主內(nèi)存的變量,各個(gè)線程的工作內(nèi)存中存儲(chǔ)著主內(nèi)存的變量拷貝的副本,因IC不同的線程間無(wú)法訪問(wèn)對(duì)方的工作內(nèi)存,線程間的通信必須在主內(nèi)存來(lái)完成, 其簡(jiǎn)要訪問(wèn)過(guò)程如下圖:

三,可見(jiàn)性

​ 可見(jiàn)性:指當(dāng)多個(gè)線程訪問(wèn)同一個(gè)變量時(shí)，一個(gè)線程修改了這個(gè)變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

​ 通過(guò)前面的 JMM介紹,我們知道各個(gè)線程對(duì)主內(nèi)存的變量的操作都是各個(gè)線程各自拷貝到自己的工作內(nèi)存中進(jìn)行操作,然后在寫回主內(nèi)存中

​ 這就可能存在一個(gè)線程a修改了共享變量X的值但還未寫回主內(nèi)存,又有一個(gè)線程b對(duì)共享變量X進(jìn)行操作,但 此時(shí)線程a的工作內(nèi)存的共享變量X對(duì)線程吧來(lái)說(shuō)是不可見(jiàn)的,這種工作內(nèi)存與主內(nèi)存同步延遲的問(wèn)題就造成了可見(jiàn)性問(wèn)題

四,不保證原子性

​ 原子性:某個(gè)線程在執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，中間不可被加塞或分割，需要整體完整。要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗

class MyData{​ volatile int number = 0;​ Object object = new Object(); public void addTo60(){this.number = 60; }public void addPlusPlus(){this.number++; }AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();public void addAtomic(){atomicInteger.getAndIncrement(); }}/** * 驗(yàn)證volatile的可見(jiàn)性 * 1.當(dāng)number未被volatile修飾時(shí)，new Thread將number值改為60，但main線程并不知道，會(huì)一直在循環(huán)中出不來(lái) * 2.當(dāng)number使用volatile修飾，new Thread改變number值后，會(huì)通知main線程主內(nèi)存的值已被修改，結(jié)束任務(wù)。體現(xiàn)了可見(jiàn)性 * * 驗(yàn)證volatile不保證原子性 * 1.原子性是指，某個(gè)線程在執(zhí)行某項(xiàng)業(yè)務(wù)時(shí)，中間不可被加塞或分割，需要整體完整。要么同時(shí)成功，要么同時(shí)失敗 * * 如何解決呢？ * 1.使用synchronize * 2.使用AtomicInteger * */public class VolatileDemo { public static void main(String[] args) {//seeByVolatile();atomic(); } //驗(yàn)證原子性 public static void atomic() {MyData myData = new MyData();for (int i = 1; i <= 20; i++) { new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() { for (int j = 1; j <= 1000; j++) {/*synchronized (myData.object){ myData.addPlusPlus();}*/myData.addPlusPlus();myData.addAtomic(); }} }).start();}//等待上面20個(gè)線程全部計(jì)算結(jié)束while (Thread.activeCount() > 2){ Thread.yield();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 'int finally number is ' + myData.number);System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 'AtomicInteger finally number is ' + myData.atomicInteger); } //驗(yàn)證可見(jiàn)性的方法 public static void seeByVolatile() {MyData myData = new MyData();//第一個(gè)線程new Thread(){ public void run(){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ' come in');try { sleep(3000);} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace();}myData.addTo60();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ' update number to ' + myData.number); }}.start();//第二個(gè)線程 mainwhile (myData.number == 0){}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + 'mission is over'); }}

number++在多線程下是非線程安全,不是原子性操作？

五,禁止指令重排

​ 計(jì)算機(jī)在執(zhí)行程序時(shí),為了提高性能,編譯器和處理 器常常會(huì)對(duì)指令做重排,一般分為一下三種:

單線程的環(huán)境里指令重排確保最終執(zhí)行的結(jié)果和代碼順序執(zhí)行的結(jié)果一致

處理器在進(jìn)行指令重排是必須 要考慮指令之間的數(shù)據(jù)依賴性

多線程的環(huán)境交替執(zhí)行,由于編譯器優(yōu)化重排的存在,倆個(gè)線程使用變量能否保證一致性是無(wú)法確定的,無(wú)法預(yù)料的

實(shí)例一:

實(shí)例二:

線程操作資源類，線程1訪問(wèn)method1，線程2訪問(wèn)method2，正常情況順序執(zhí)行，a=6多線程下假設(shè)出現(xiàn)了指令重排，語(yǔ)句2在語(yǔ)句1之前，當(dāng)執(zhí)行完flag=true后，另一個(gè)線程馬上執(zhí)行method2，a=5

所以volatile 禁止指令重排,從而避免多線程的 環(huán)境下出現(xiàn)執(zhí)行亂序 的情況

六:使用volatile 的經(jīng)典案例

單例DCL的代碼

單例DCL的代碼public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance = null; private SingletonDemo(){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + '構(gòu)造方法'); }//DCL雙端加鎖機(jī)制 public static SingletonDemo getInstance(){if (instance == null){ synchronized (SingletonDemo.class){if (instance == null){ instance = new SingletonDemo();} }}return instance; }}

這種寫法在多線程條件下可能正確率為99.999999%，但可能由于指令重排出錯(cuò)

原因在于某一個(gè)線程執(zhí)行到第一次檢測(cè),讀取到instance不為null,instance引用對(duì)象可能還沒(méi)有完成初始化.

instance = new SingletonDemo();; 分為一下三步

memory = allocate() //分配內(nèi)存 ctorInstanc(memory) //初始化對(duì)象 instance = memory //設(shè)置instance指向剛分配的地址

2 ,3 步不存在數(shù)據(jù)依賴, 可以指令重排的執(zhí)行順序?yàn)?1 ,3 ,2,設(shè)置instance指向剛分配的地址,次數(shù)instance還沒(méi)有初始化完

但此時(shí)instance不為null了,若正好此時(shí)有一個(gè)線程來(lái)訪問(wèn),就出現(xiàn)了線程安全問(wèn)題

所以需要添加volatile 關(guān)鍵字

public class SingletonDemo { private static volatile SingletonDemo instance = null; private SingletonDemo(){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + '構(gòu)造方法'); } //DCL雙端加鎖機(jī)制 public static SingletonDemo getInstance(){if (instance == null){ synchronized (SingletonDemo.class){if (instance == null){ instance = new SingletonDemo();} }}return instance; }}總結(jié)

到此這篇關(guān)于java中volatile關(guān)鍵字的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java volatile關(guān)鍵字內(nèi)容請(qǐng)搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！