Java并发编程之关键字Volatile知识总结

作用

被 volatile 修饰的变量

  1. 保证了不同线程对该变量操作的内存可见性

  2. 禁止指令重排序

可见性

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Java 内存模型(Java Memory Model) 是 Java 虚拟机定义的一种规范,即每个线程都有自己的工作空间,线程对变量的操作都在线程的工作内存中完成,再同步到主存中,这样可能会导致不同的线程对共享变量的操作,在各自线程工作空间内不一样的问题。

而用 volatile 修饰的变量,线程对该变量的修改,会立刻刷新到主存,其它线程读取该变量时,会重新去主存读取新值。

有序性

CPU 为了提供程序的运行效率,会对代码的执行顺序进行重排,因此代码中各个语句的先后执行顺序有可能会变化,但是它会保证程序最终执行结果与代码顺序执行结果一致。

指令重排序会考虑数据之间的依赖性,不会影响单个线程内程序的执行结果

c = 2 可能在 a = 1之前执行

int a = 1;
int c = 2;

volatile 修饰的变量具有有序性,即被 volatile 修饰的变量,在其前面的操作与在其后面的操作的执行顺序不能打乱。

int a= 1;
volatile b = 2;
int c = 2;

a = 1 一定在 c = 2 前面执行,volatile 的作用好像在两者之间插入了一个内存屏障

对于 volatile 的有序性应用,一般常用 double-check 的单例模式来说明

public class Singleton {
	private Singleton(){}

	private static volatile Singleton singleton;
	
	public static Singleton getSingleton(){
		if (singleton == null){
			synchronized(Singleton.class){
				if (singleton == null){
					singleton = new Singleton();
				}
			}
		}
		return singleton		
	}
}

singleton = new Singleton(); 分为 3 步

  1. new Singleton() 开辟堆内存空间
  2. 初始化 singleton 对象
  3. 将 singleton 对象指向堆内存地址

第 3 步可能在第 2 步之前执行,那么其它线程可能得到为初始化完成的 singleton 对象,造成异常。

happens-before

程序顺序规则: 一个线程中的每个操作,happens-before于该线程中的任意后续操作

监视器锁规则:对一个线程的解锁,happens-before 于随后对这个线程的加锁

volatile 变量规则: 对一个 volatile 域的写,happens-before 于后续对这个 volatile 域的读

传递性:如果 A happens-before B ,且 B happens-before C, 那么 A happens-before C

start()规则: 如果线程A执行操作ThreadB_start()(启动线程B) , 那么A线程的ThreadB_start()happens-before 于B中的任意操作

join()原则: 如果A执行ThreadB.join()并且成功返回,那么线程B中的任意操作happens-before于线程A从ThreadB.join()操作成功返回。

interrupt()原则: 对线程interrupt()方法的调用先行发生于被中断线程代码检测到中断事件的发生,可以通过Thread.interrupted()方法检测是否有中断发生

finalize()原则:一个对象的初始化完成先行发生于它的finalize()方法的开始

与 Synchronized 对比

  1. volatile 只能作用于变量,synchronized 可以作用于变量,方法,代码块
  2. volatile 不保证原子性,synchronized 可以保证
  3. 访问 volatile 修饰的变量不会阻塞,synchronized 可能会
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