Volatile 的理解与使用

一.谈谈对Volatile的理解:

1.volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制(基本遵循JMM规范.除原子性)

三大特性:

1).保证可见性

2).不保证原子性

3).禁止指令重排

2.JMM谈一谈

JMM(Java内存模型) 抽象概念,并不真实存在, 描述的是一组规范 通过这组规范定义了程序的各个变量访问方式

JMM关于同步规定

1.线程解锁前,必须把共享变量的值刷新回主内存

2.线程加锁前,必须读取主内存的最新值刷新到自己的工作内存

3.加锁解锁是同一把锁

由于JVM运行程序的实体是线程,而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存,工作内存是每个线程的,私有数据区域,而Java内存模型中规定所有变量都存储在主内存,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问,但线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行,首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后再将变量写回主内存,不能直接操作主内存中的变量,各个线程中的工作,内存中存储主内存中的变量副本拷贝,因此不同的线程间无法访问对方的工作内存,线程间通信传值必须通过主内存来完成,其简要访问过程如下图:

3.在哪些地方用到过volatile

可见性:

由于JVM运行程序的实体是线程,而每个线程创建时JVM都会为其创建一个工作内存,工作内存是每个线程的,私有数据区域,而Java内存模型中规定所有变量都存储在主内存,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问,但线程对变量的操作(读取赋值等)必须在工作内存中进行,首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后再将变量写回主内存,不能直接操作主内存中的变量,各个线程中的工作,内存中存储主内存中的变量副本拷贝,因此不同的线程间无法访问对方的工作内存,线程间通信传值必须通过主内存来完成,其简要访问过程如下图:

(可见性,原子性,有序性)  JMM 三大特性 

有序性:

计算机在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令做重排,一般分为以下三种

1. 源代码 -> 编译器处理 -> 指令并行的重排 -> 内存系统的重排 -> 最终执行的指令

2. 单线程环境里面确保程序最终执行结果和代码顺序执行的结果一致

3.处理器在进行指令重排时必须要考虑指令间的数据依赖性

多线程环境中线程交替执行,由于编译器优化重排的存在,两个线程中使用的变量能否保证一致性是无法确定的,结果无法预测

不保证原子性:

        原子性是什么: 不可分割,完整性,也即某个线程正在做某个具体业务的时候,中间不能被加塞或者分割,需要整体完整, 要么同时成功,要么同时失败

为什么不保证原子性?   出现丢失写值

如何解决原子性? 

使用atomicInteger    

使用方法  new atomicInteger    .getAddIncremnt

禁止指令重排:

volatile实现禁止指令重排优化,避免多线程环境下程序出现乱序的现象

内存屏障又称内存栅栏,是一个CPU指令,两个作用:

1.保证特定操作的执行顺序

2.保证某些变量的内存可见性(利用该特性实validate的内存可见性)

由于编译器和处理器都能执行指令重排优化,如果在指令间插入一条内存屏障则会告诉编译器和CPU,不管什么指令都不能和这条内存屏障指令重排序,也就是说通过插入内存屏障禁止在内存屏障前后的指令,执行重排序优化,内存屏障另外一个作用是强制刷出各种CPU的缓存数据,因此任何CPU上的线程都能读取到这些数据的最新版本

线程安全性获得保证:
工作内存与主内存同步延迟现象导致的可见性问题
可以使用synchronized和Volatile关键字解决,他们都可以使一个线程修改后的变量立即对其他线程可见

对于指令重排导致的可见性问题和有序性问题
可以使用Volatile关键字解决,因为volatile的另一个作用就是禁止指令重排优化

在那些地方用过volatile?

单例模式 (DCL模式 双端检锁机制)