一,什么是volatile關(guān)鍵字,作用是什么

volatile是java虛擬機(jī)提供的輕量級同步機(jī)制

​ 作用是: 1.保證可見性 2.禁止指令重排 3.不保證原子性

本篇具體就講解 什么叫保證了可見性, 什么叫禁止指令重排,什么是原子性

而在這之前需要對JMM 有所了解

二,什么是JMM

​ JMM(java 內(nèi)存模型 Java Memory Model 簡稱JMM) 本身是一個抽象的概念,并不在內(nèi)存中真實存在的,它描述的是一組規(guī)范或者規(guī)則,通過這組規(guī)范定義了程序中各個變量(實例字段,靜態(tài)字段和構(gòu)成數(shù)組對象的元素)的訪問方式.

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運行程序的實體是線程.而每個線程創(chuàng)建時JMM都會為其創(chuàng)建一個自己的工作內(nèi)存(棧空間),工作內(nèi)存是每個線程的私有 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,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,各個線程的工作內(nèi)存中存儲著主內(nèi)存的變量拷貝的副本,因IC不同的線程間無法訪問對方的工作內(nèi)存,線程間的通信必須在主內(nèi)存來完成, 其簡要訪問過程如下圖:

三,可見性

​ 可見性:指當(dāng)多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程能夠立即看得到修改的值。

​ 通過前面的 JMM介紹,我們知道各個線程對主內(nèi)存的變量的操作都是各個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,又有一個線程b對共享變量X進(jìn)行操作,但 此時線程a的工作內(nèi)存的共享變量X對線程吧來說是不可見的,這種工作內(nèi)存與主內(nèi)存同步延遲的問題就造成了可見性問題

四,不保證原子性

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

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(); }}/** * 驗證volatile的可見性 * 1.當(dāng)number未被volatile修飾時，new Thread將number值改為60，但main線程并不知道，會一直在循環(huán)中出不來 * 2.當(dāng)number使用volatile修飾，new Thread改變number值后，會通知main線程主內(nèi)存的值已被修改，結(jié)束任務(wù)。體現(xiàn)了可見性 * * 驗證volatile不保證原子性 * 1.原子性是指，某個線程在執(zhí)行某項業(yè)務(wù)時，中間不可被加塞或分割，需要整體完整。要么同時成功，要么同時失敗 * * 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個線程全部計算結(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); } //驗證可見性的方法 public static void seeByVolatile() {MyData myData = new MyData();//第一個線程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

​ 計算機(jī)在執(zhí)行程序時,為了提高性能,編譯器和處理 器常常會對指令做重排,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,倆個線程使用變量能否保證一致性是無法確定的,無法預(yù)料的

實例一:

實例二:

線程操作資源類，線程1訪問method1，線程2訪問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，語句2在語句1之前，當(dāng)執(zhí)行完flag=true后，另一個線程馬上執(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

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

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)行順序為 1 ,3 ,2,設(shè)置instance指向剛分配的地址,次數(shù)instance還沒有初始化完

但此時instance不為null了,若正好此時有一個線程來訪問,就出現(xiàn)了線程安全問題

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)！