java volatile 关键字

本文详细探讨了Java中Volatile关键字的作用与原理,包括其如何确保多线程环境下的变量可见性,禁止指令重排序,以及与synchronized关键字的性能对比。
#概念
volatile 关键字的主要作用是使变量在多个线程之间可见

#解释一下可见性
  可见性是一种复杂的属性,因为可见性中的错误总是会违背我们的直觉。通常,我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值,有时甚至是根本不可能的事情。为了确保多个线程之间对内存写入操作的可见性,必须使用同步机制。

  可见性,是指线程之间的可见性,一个线程修改的状态对另一个线程是可见的。也就是一个线程修改的结果。另一个线程马上就能看到。比如:用volatile修饰的变量,就会具有可见性。volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序,即直接修改内存。所以对其他线程是可见的。但是这里需要注意一个问题,volatile只能让被他修饰内容具有可见性,但不能保证它具有原子性。比如 volatile int a = 0;之后有一个操作 a++;这个变量a具有可见性,但是a++ 依然是一个非原子操作,也就是这个操作同样存在线程安全问题。

  在 Java 中 volatile、synchronized 和 final 实现可见性。
#Volatile原理
  volatile变量,用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后,编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的,因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方,因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。

  在访问volatile变量时不会执行加锁操作,因此也就不会使执行线程阻塞,因此volatile变量是一种比sychronized关键字更轻量级
 当对非 volatile 变量进行读写的时候,每个线程先从内存拷贝变量到CPU缓存中。如果计算机有多个CPU,每个线程可能在不同的CPU上被处理,这意味着每个线程可以拷贝到不同的 CPU cache 中。

  而声明变量是 volatile 的,JVM 保证了每次读变量都从内存中读,跳过 CPU cache 这一步。

当一个变量定义为 volatile 之后,将具备两种特性:
  1.保证此变量对所有的线程的可见性,这里的“可见性”,如本文开头所述,当一个线程修改了这个变量的值,volatile 保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新。但普通变量做不到这点,普通变量的值在线程间传递均需要通过主内存(详见:Java内存模型)来完成。

  2.禁止指令重排序优化。有volatile修饰的变量,赋值后多执行了一个“load addl $0x0, (%esp)”操作,这个操作相当于一个内存屏障(指令重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置),只有一个CPU访问内存时,并不需要内存屏障;(什么是指令重排序:是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理)。

#volatile 性能:
  volatile 的读性能消耗与普通变量几乎相同,但是写操作稍慢,因为它需要在本地代码中插入许多内存屏障指令来保证处理器不
本文旨在系统阐述利用MATLAB平台执行多模态语音分离任务的方法,重点围绕LRS3数据集的数据生成流程展开。LRS3(长时RGB+音频语音数据集)作为一个规模庞大的视频与音频集合,整合了丰富的视觉与听觉信息,适用于语音识别、语音分离及情感分析等多种研究场景。MATLAB凭借其高效的数值计算能力与完备的编程环境,成为处理此类多模态任务的适宜工具。 多模态语音分离的核心在于综合利用视觉与听觉等多种输入信息来解析语音信号。具体而言,该任务的目标是从混合音频中分离出不同说话人的声音,并借助视频中的唇部运动信息作为辅助线索。LRS3数据集包含大量同步的视频与音频片段,提供RGB视频、单声道音频及对应的文本转录,为多模态语音处理算法的开发与评估提供了重要平台。其高质量与大容量使其成为该领域的关键资源。 在相关资源包中,主要包含以下两部分内容: 1. 说明文档:该文件详细阐述了项目的整体结构、代码运行方式、预期结果以及可能遇到的问题与解决方案。在进行数据处理或模型训练前,仔细阅读此文档对正确理解与操作代码至关重要。 2. 专用于语音分离任务的LRS3数据集版本:解压后可获得原始的视频、音频及转录文件,这些数据将由MATLAB脚本读取并用于生成后续训练与测试所需的数据。 基于MATLAB的多模态语音分离通常遵循以下步骤: 1. 数据预处理:从LRS3数据集中提取每段视频的音频特征与视觉特征。音频特征可包括梅尔频率倒谱系数、感知线性预测系数等;视觉特征则涉及唇部运动的检测与关键点定位。 2. 特征融合:将提取的音频特征与视觉特征相结合,构建多模态表示。融合方式可采用简单拼接、加权融合或基于深度学习模型的复杂方法。 3. 模型构建:设计并实现用于语音分离的模型。传统方法可采用自适应滤波器或矩阵分解,而深度学习方法如U-Net、Transformer等在多模态学习中表现优异。 4. 训练与优化:使用预处理后的数据对模型进行训练,并通过交叉验证与超参数调整来优化模型性能。 5. 评估与应用:采用信号失真比、信号干扰比及信号伪影比等标准指标评估模型性能。若结果满足要求,该模型可进一步应用于实际语音分离任务。 借助MATLAB强大的矩阵运算功能与信号处理工具箱,上述步骤得以有效实施。需注意的是,多模态任务常需大量计算资源,处理大规模数据集时可能需要对代码进行优化或借助GPU加速。所提供的MATLAB脚本为多模态语音分离研究奠定了基础,通过深入理解与运用这些脚本,研究者可更扎实地掌握语音分离的原理,从而提升其在实用场景中的性能表现。 资源来源于网络分享,仅用于学习交流使用,请勿用于商业,如有侵权请联系我删除!
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