21.3.3 原子性与易变性 21.3.4 原子类

原子操作是不能被线程集中中断的操作。

原子性可以应用于除long和double之外的素有基本类型，jvm将64位的读取和写入当做两个分离的32位操作来执行，产生一个读取和写入操作中间发生上下文切换，导致不同人物可以看到不正确结果的可能性。

volatile关键字还确保了应用中的可视性，如果将一个域声明为volatile的，那么只要对这个域产生了写操作，所有的读曹组就都可以看到这个修改。如果一个域完全有synchronize方法或语句块来防护，就不必将其设置为volatile。

当一个域的值依赖于它之前的值时，volatile就无法工作了。如果某个域内部受到其他域的值的影响，那么volatile也无法工作，例如Range类的lower和upper边界就必须遵循lower<upper的限制。

使用volatile而不是synchronize的唯一安全的情况是类中只有一个可变的域。

  原子操作，对域中的值的赋值和返回都是原子性的对于c++，但是对于java不是。

如果一个域可能会被多个任务同时访问时，或者这些任务中至少有一个是写入任务，那么久应该将这个域设置为volatile，如果将一个域定义为volatile，那么它就会告诉编译器不要执行任何一次读取和写入操作的优化。

 原子类：

AtomicInteger  AtomicLong AtomicReference

在java线程并发处理中，有一个关键字volatile的使用目前存在很大的混淆，以为使用这个关键字，在进行多线程并发处理的时候就可以万事大吉。

Java语言是支持多线程的，为了解决线程并发的问题，在语言内部引入了 同步块 和 volatile 关键字机制。

 

synchronized 

同步块大家都比较熟悉，通过 synchronized 关键字来实现，所有加上synchronized 和 块语句，在多线程访问的时候，同一时刻只能有一个线程能够用

synchronized 修饰的方法 或者 代码块。

 

volatile

用volatile修饰的变量，线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改后的最的值。volatile很容易被误用，用来进行原子性操作。

 

下面看一个例子，我们实现一个计数器，每次线程启动的时候，会调用计数器inc方法，对计数器进行加一

 

执行环境——jdk版本：jdk1.6.0_31 ，内存 ：3G   cpu：x86 2.4G

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public  class  Counter {        public  static  int  count = 0 ;        public  static  void  inc() {            //这里延迟1毫秒，使得结果明显          try  {              Thread.sleep( 1 );          } catch  (InterruptedException e) {          }            count++;      }        public  static  void  main(String[] args) {            //同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果            for  ( int  i = 0 ; i < 1000 ; i++) {              new  Thread( new  Runnable() {                  @Override                  public  void  run() {                      Counter.inc();                  }              }).start();          }            //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000          System.out.println( "运行结果:Counter.count="  + Counter.count);      } }

1

1	运行结果:Counter.count= 995

1	实际运算结果每次可能都不一样，本机的结果为：运行结果:Counter.count= 995 ，可以看出，在多线程的环境下，Counter.count并没有期望结果是 1000

1

1	很多人以为，这个是多线程并发问题，只需要在变量count之前加上 volatile 就可以避免这个问题，那我们在修改代码看看，看看结果是不是符合我们的期望

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public  class  Counter {        public  volatile  static  int  count = 0 ;        public  static  void  inc() {            //这里延迟1毫秒，使得结果明显          try  {              Thread.sleep( 1 );          } catch  (InterruptedException e) {          }            count++;      }        public  static  void  main(String[] args) {            //同时启动1000个线程，去进行i++计算，看看实际结果            for  ( int  i = 0 ; i < 1000 ; i++) {              new  Thread( new  Runnable() {                  @Override                  public  void  run() {                      Counter.inc();                  }              }).start();          }            //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000          System.out.println( "运行结果:Counter.count="  + Counter.count);      } }

运行结果:Counter.count=992

运行结果还是没有我们期望的1000，下面我们分析一下原因

 

在 java 垃圾回收整理一文中，描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈，每一个线程运行时都有一个线程栈，

线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候，首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值，然后把堆内存

变量的具体值load到线程本地内存中，建立一个变量副本，之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系，而是直接修改副本变量的值，

在修改完之后的某一个时刻（线程退出之前），自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图

描述这写交互

 

 

 

read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码，改变共享变量值 
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性，也就是 在read load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量，jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

例如假如线程1，线程2 在进行read,load 操作中，发现主内存中count的值都是5，那么都会加载这个最新的值

在线程1堆count进行修改之后，会write到主内存中，主内存中的count变量就会变为6

线程2由于已经进行read,load操作，在进行运算之后，也会更新主内存count的变量值为6

导致两个线程及时用volatile关键字修改之后，还是会存在并发的情况。

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