Java解决线程的不安全问题之volatile关键字详解

 更新时间:2023年08月26日 09:07:23   作者:一只爱打拳的程序猿  
这篇文章主要介绍了Java解决线程的不安全问题之volatile关键字详解,可见性指一个线程对共享变量值的修改,能够及时地被其他线程看到,而 volatile 关键字就保证内存的可见性,需要的朋友可以参考下

1. 造成线程不安全的代码

有一代码,要求两个线程运行。

并自定义一个标志位 flag,当线程2(thread2)修改标志位后,线程1(thread1)结束执行。

如下代码所示:

public class TestDemo3 {
    public static int flag = 0;//自定义一个标志位
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            while (flag == 0) {
                //空
            }
            System.out.println("thread1线程结束");
        });//线程1
        Thread thread2 = new Thread(()-> {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入一个整数:");
            flag = scanner.nextInt();
        });//线程2
        thread1.start();//启动线程1
        thread2.start();//启动线程2
    }
}

运行后打印:

预期效果为:thread1 中的 flag==0 作为条件进入 while 循序,thread2 中通过 scanner 输入一个非 0 的值,从而使得 thread1 线程结束。

实际效果:thread2 中输入非 0 数后,光标处于闪烁状态代表循环未结束。

造成程序没有达到如期效果的原因是内存的不可见性导致 while 条件判断始终发生错误。

因此,我们得使用 volatile 关键字来保证内存的可见性,使得 while 条件判断能够正常识别修改后的标志位 flag。

2. volatile能保证内存可见性

可见性指一个线程对共享变量值的修改,能够及时地被其他线程看到。

而 volatile 关键字就保证内存的可见性。

在上述代码中标志位 flag 未使用 volatile 修饰导致 while 循环不能正确判断,其原因如下:

flag == 0这个判断,会实现两条操作:

  • 第一条,load 从内存读取数据到 cpu的 寄存器。
  • 第二条,cmp 比较寄存器中的值是否为0,是则返回 true 否则返回 false。

但是,编译器有一个特性:优化。优化什么呢?

由于进行大量数据操作时 load 的开销很大,编译器就做出了一个优化,就是无论数据大或小 load 操作只会执行一次。

因此,flag == 0 这个条件第一作为 load 加载到了寄存器中,后序无论对 flag 进行怎样的修改 cmp 比较的时候始终为 true 了。

这就是多线程运行时,编译器对于代码进行优化操作的内存不可见性。也就是内存看不到实际的情况。

因此,我们只需要在 flag 前面加上 volatile 关键字使得编译器不对 flag 进行优化,这样就能达到效果。如下代码所示:

public class TestDemo3 {
    volatile public static int flag = 0;//volatile修饰自定义标志位
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            while (flag == 0) {
                //空
            }
            System.out.println("thread1线程结束");
        });//线程1
        Thread thread2 = new Thread(()-> {
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            System.out.println("请输入一个整数:");
            flag = scanner.nextInt();
        });//线程2
        thread1.start();//启动线程1
        thread2.start();//启动线程2
    }
}

运行后打印:

通过上述代码及打印结果,可以看到达到了预期效果。因此,被 volatile 修饰的变量能够保证每次从内存中重新读取数据。

解释内存可见性:

thread1频繁读取主内存,效率比较第,就被优化成直接读直接的工作内存

thread2修改了主内存的结果,由于thread1没有读主内存,导致修改不能被识别 

上述的工作内存理解为CPU寄存器,主内存理解为内存。 

3. synchronized与volatile的区别

3.1 synchronized能保证原子性

以下代码的需求为:两个线程分别计算10000 次,使得 count 总数达到 20000:

//创建一个自定义类
class myThread {
    int count = 0;
    public void run() {
        synchronized (this){
            count++;
        }
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}
public class TreadDemo1 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        myThread myThread = new myThread();//实例化这个类
        Thread thread1 = new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                myThread.run();
            }
        });
        Thread thread2 = new Thread(()-> {
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                myThread.run();
            }
        });
        thread1.start();//启动线程thread1
        thread2.start();//启动线程thread2
        thread1.join();//等待线程thread1结束
        thread2.join();//等待线程thread2结束
        System.out.println(myThread.getCount());//获取count值
    }
}

运行后打印:

3.2 volatile不能保证原子性

当我们把上述代码中的 run 方法去掉 synchronized 的关键字,再给 count 变量加上 volatile 关键字。

//创建一个自定义类
class myThread {
    volatile int count = 0;
    public void run() {
       count++;
    }
    public int getCount() {
        return count;
    }
}

运行后打印:

到此这篇关于Java解决线程的不安全问题之volatile关键字详解的文章就介绍到这了,更多相关Java的volatile关键字内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • springboot自帶线程池ThreadPoolTaskExecutor使用

    springboot自帶线程池ThreadPoolTaskExecutor使用

    本文主要介绍了springboot自帶线程池ThreadPoolTaskExecutor使用,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2023-04-04
  • Spring源码完美导入IDEA的过程

    Spring源码完美导入IDEA的过程

    正值春节假期,小伙伴私信我idea导入spring源码的过程,今天抽空给大家整理一篇教程帮助大家学习Spring源码完美导入IDEA的详细过程,感兴趣的朋友一起看看吧
    2022-02-02
  • JAVA并发中VOLATILE关键字的神奇之处详解

    JAVA并发中VOLATILE关键字的神奇之处详解

    这篇文章主要给大家介绍了关于JAVA并发中VOLATILE关键字的神奇之处的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2021-05-05
  • 一文带你弄懂Maven拉包(拉取依赖包)原理

    一文带你弄懂Maven拉包(拉取依赖包)原理

    业务需求开发的时候,我们总是会遇到拉不到依赖包的情况,此时如果不清楚 Maven 拉取依赖包的原理,那么很可能找不到问题所在,今天小编就带大家了解下 Maven 拉包的原理,让你在遇到问题的时候能快速解决,需要的朋友可以参考下
    2023-07-07
  • 详解java之redis篇(spring-data-redis整合)

    详解java之redis篇(spring-data-redis整合)

    本篇文章主要介绍了java之redis篇,主要详细的介绍了spring-data-redis整合,有兴趣的可以了解一下。
    2017-01-01
  • Spring学习笔记1之IOC详解尽量使用注解以及java代码

    Spring学习笔记1之IOC详解尽量使用注解以及java代码

    这篇文章主要介绍了Spring学习笔记1之IOC详解尽量使用注解以及java代码 的相关资料,需要的朋友可以参考下
    2016-07-07
  • Java中String判断值为null或空及地址是否相等的问题

    Java中String判断值为null或空及地址是否相等的问题

    这篇文章主要介绍了Java中String判断值为null或空及地址是否相等的问题,文中举了简单的例子对字符串类型的值和地址问题进行讲解,需要的朋友可以参考下
    2016-01-01
  • Java中的LinkedHashSet集合解读

    Java中的LinkedHashSet集合解读

    这篇文章主要介绍了Java中的LinkedHashSet集合解读,LInkedHashSet这个容器不知道大家在平时的工作用的多吗,反正我基本上没有用过,所以,本文主要对于它的特点、使用场景、实现原理,做一个讲解,希望对大家平时的工作有所帮助,需要的朋友可以参考下
    2023-09-09
  • Java结构型设计模式之组合模式详解

    Java结构型设计模式之组合模式详解

    组合模式,又叫部分整体模式,它创建了对象组的数据结构组合模式使得用户对单个对象和组合对象的访问具有一致性。本文将通过示例为大家详细介绍一下组合模式,需要的可以参考一下
    2022-09-09
  • Java文件流关闭和垃圾回收机制

    Java文件流关闭和垃圾回收机制

    本文是关于Java IO文件流和垃圾回收问题,一个小的测试程序搞清楚Java IO的问题,希望能帮助有需要的小伙伴
    2016-07-07

最新评论