Java并发教程之volatile关键字详解

 更新时间:2019年11月27日 09:37:25   转载 作者:布尔bl  
这篇文章主要给大家介绍了关于Java并发教程之volatile关键字的相关资料,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家学习或者使用Java具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面来一起学习学习吧

引言

说到多线程,我觉得我们最重要的是要理解一个临界区概念。

举个例子,一个班上1个女孩子(临界区),49个男孩子(线程),男孩子的目标就是这一个女孩子,就是会有竞争关系(线程安全问题)。推广到实际场景,例如对一个数相加或者相减等等情形,因为操作对象就只有一个,在多线程环境下,就会产生线程安全问题。理解临界区概念,我们对多线程问题可以有一个好意识。

Jav内存模型(JMM)

谈到多线程就应该了解一下Java内存模型(JMM)的抽象示意图.下图:


线程A和线程B执行的是时候,会去读取共享变量(临界区),然后各自拷贝一份回到自己的本地内存,执行后续操作。
JMM模型是一种规范,就像Java的接口一样。JMM会涉及到三个问题:原子性,可见性,有序性。
所谓原子性。就是说一个线程的执行会不会被其他线程影响的。他是不可中断的。举个例子:

int i=1

这个语句在Jmm中就是原子性的。无论是一个线程执行还是多个线程执行这个语句,读出来的i就是等于1。那什么是非原子性呢,按道理如果Java的代码都是原子性,应该就不会有线程问题了啊。其实JMM这是规定某些语句是原子性罢了。举个非原子性例子:

i ++;

这个操作就不是原子性的了。因为他就是包含了三个操作:第一读取i的值,第二将i加上1,第三将结果赋值回来给i,更新i的值。
所谓可见性。可见性表示如果一个值在线程A修改了,线程B就会马上知道这个结果。

所谓有序性。所谓有序性值的是语意的有序性。就是说代码顺序可能会发生变化。因为有一个指令重排机制。所谓指令重排,他会改变代码执行顺序,为了让cpu执行效率更高。为了防止重排序出错,JMM有个happen-before规则,这个规则限制了那些语句执行在前,那些语句执行在后。

Happen-before:

程序顺序原则:一个线程内保证语义的串行性

volatile原则:volatile变量的写发生在读之前

锁规则:先加锁再解锁

传递性:a先于b,b先于c,则a必定先于c

线程的start方法先于他的每一个操作

线程所有的操作先于线程的终结

对象的构造函数执行、结束先于finalize()方法。

volatile

进入正题,volatile可以保证变量(临界区)的可见性以及有序性,但是不能保证原子性。举个例子:

public class VolatileTest implements Runnable{
 private static VolatileTest volatileTest = new VolatileTest();
 private static volatile int i= 0;
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  for (int j = 0; j < 20; j++) {
   Thread a = new Thread(new VolatileTest());
   Thread b = new Thread(new VolatileTest());
   a.start();b.start();
   a.join();b.join();
   System.out.print(i+"&&");
  }

 }
 
 @Override
 public void run() {
  for (int j = 0; j < 1000; j++) {
   i++;
  }
 }

}

// 输出结果
// 2000&&4000&&5852&&7852&&9852&&11852&&13655&&15655&&17655&&19655&&21306  
//&&22566&&24566&&26189&&28189&&30189&&32189&&34189&&36189&&38089&&

有结果看到有问题,虽然i已经添加了volatile关键字,说明volatile关键字不能保证i++的原子性。

那什么场景适合使用volatile关键字

1、轻量级的“读-写锁”策略

private volatile int value;
public int getValue(){ return value;}
public synchronized void doubleValue(){ value = value*value; }

2.单例模式(双检查锁机制

private volatile static Singleton instace; 
public static Singleton getInstance(){ // 没有使用同步方法,而是同步方法块
 //第一次null检查 ,利用volatile的线程间可见性,不需要加锁,性能提高 
 if(instance == null){   
  synchronized(Singleton.class) { //锁住类对象,阻塞其他线程
   //第二次null检查,以保证不会创建重复的实例  
   if(instance == null){  
    instance = new Singleton(); // 禁止重排序
   } 
  }   
 } 
 return instance;

参考

《现代操作系统(第三版)中文版》

《实战Java高并发程序设计》

《Java并发编程的艺术》

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,谢谢大家对脚本之家的支持。

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