【并发】volatile 为什么不能保证线程安全

最新推荐文章于 2025-04-10 10:01:21 发布
原创 最新推荐文章于 2025-04-10 10:01:21 发布 · 1.8k 阅读 · 1 ·
CC 4.0 BY-SA版权
版权声明：本文为博主原创文章，遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议，转载请附上原文出处链接和本声明。
文章标签：

#高效并发

博客探讨了为什么 volatile 关键字无法确保线程安全，主要涉及 CPU-内存架构、JVM 线程模型和内存模型。内容解释了 volatile 的原子性以及 MESI 缓存一致性协议，通过实例展示了在特定情况下，volatile 无法阻止错误的并发行为，从而导致线程不安全的问题。

参考 https://blog.youkuaiyun.com/chenaima1314/article/details/78723265

cpu与内存的工作架构。cpu的各个核心有自己的寄存器（存储核心计算的临时结果）与缓存（缓冲内存与cpu核心处理速度的差异），各个核心共享同一块主内存。

cpu-内存架构

JVM的线程模型，这里的工作内存就是指寄存器与缓存，主内存就是主存。也就是了解JVM的线程模型与 CPU-内存架构的映射。

jvm线程模型

 

除了线程模型，还缺内存模型，及其与 CPU-内存架构 的映射。 这样一来，线程模型-内存模型的关联也有了解释。栈是线程私有的，线程之间共享堆。

jvm内存模型

 

volatile 关键字作用

首先volatile仅保证了给工作内存的副本赋值时，同时写入到内存中，这个过程是原子的。

也就是从工作内存赋值指令assign，到传输值到内存store并写入write，这三个操作是原子操作。

 </

最低0.47元/天 解锁文章
为什么volatile保证不了线程安全
qq_41197578的博客
01-23 3067
为什么Volatile保证不了线程安全
问题​：解释std::atomic＜int＞与volatile int在多线程环境下的本质区别，并说明为什么volatile不能用于线程安全的原子操作？
最新发布
melonbo的专栏
09-18 551
解释std::atomic与volatile int在多线程环境下的本质区别，并说明为什么volatile不能用于线程安全的原子操作？std::atomic提供真正的原子性（硬件级保证，如CAS指令）和内存顺序控制（如memory_order_relaxed）。volatile仅防止编译器优化（强制读写内存），但不保证原子性（可能被线程切换打断）或内存屏障（CPU重排序可能导致问题）。示例：volatile int i=0;i++;可能被编译为多条指令（非原子），而std::atomic i;
volatile关键字是否能保证线程安全
weixin_43781108的博客
05-15 8071
在当前高并发的时代，不懂一点高并发多线程都不好意思出去，即使没地方使用，网上大多数相关文档博客也都讲解了这些部分。 我并不想具体介绍什么是volatile，我写这篇博客目的是说明白为什么volatile保证不了线程安全。想要线程安全必须保证原子性，可见性，有序性。而volatile只能保证可见性和有序性 在说明这个问题之前，首先还是要说明下cpu和内存，cpu和内存直接是有高...
为什么java提供的volatile关键字不能保证线程安全
wws_p的博客
06-23 2562
可以很明确地说，java中的volatile是不能保证线程安全的，根本原因在于它不能保证原子性。在此之前先了解几个概念。 为什么会出现线程安全问题 出现线程安全问题的根本原因还是和计算机的结构相关。 在计算机中,每条指令的运行是依靠cpu的,指令执行的过程中会涉及到临时数据的读取和写入,这些数据的读取和写入是发生在计算机主存中的。cpu的指令执行是很快的，但是发生在主存中的数据读取和写入却没有这么快,所以就出现了高速缓存的概念。 当程序在运行过程中，会将运算需要的数据从主存复制一份到CPU的高速缓存当中，那
为什么volatile关键字不能保证变量是线程安全的
qq_38683138的博客
12-30 1011
当一个变量定义为volatile后，该变量对所有线程均可见。即当一条线程修改了这个变量的值，新值对于其他线程可以是立即得知的。但是这并不意味着volatile变量在并发下是线程安全的。这是因为volatile只保证当前线程在读取这个变量时，变量的值与其他所有线程一致。当前线程把读取到的一致的（在读的时候一致）值压入栈顶进行计算时，由于该计算可能不具备原子性。在执行该计算的各个字节码时，变量可能被其...
为什么volatile关键字保证不了线程安全
Aaron_涛
07-10 1万+
在当前高并发的时代，不懂一点高并发多线程都不好意思出去，即使没地方使用，网上大多数相关文档博客也都讲解了这些部分。 我并不想具体介绍什么是volatile，我写这篇博客目的是说明白为什么volatile保证不了线程安全。想要线程安全必须保证原子性，可见性，有序性。而volatile只能保证可见性和有序性 在说明这个问题之前，首先还是要说明下cpu和内存，cpu和内存直接是有高速...
【为什么volatile不能保证线程安全性？】
严文文 Chris
04-10 582
基于 CAS（Compare-And-Swap）实现无锁原子操作，性能高。：双重检查锁定（Double-Checked Locking）中，无法保证复合操作的原子性，需根据场景选择锁或原子类。，但它并不能完全保证线程安全。防止指令重排序导致对象未初始化完成就被使用。：如果变量的操作是原子性的（如。无法保证复合操作的原子性。：通过锁保证原子性和可见性。关键字可以保证变量的。如果两个线程同时执行。的直接赋值或读取），：性能较低（锁竞争）。
CAS与volatile组合拳 无锁怎么保证线程安全的
iqqcode
08-25 1167
CAS与volatile组合拳 无锁怎么保证线程安全的
通过java并发编程和线程安全实现一个线程安全的计数器.zip
01-03
线程安全的计数器是并发编程中的一个经典问题，它的设计必须保证在并发访问的情况下，计数器的值始终保持正确。 实现线程安全的计数器通常有多种方法，比如使用synchronized关键字、volatile关键字、原子变量等。...
为何使用关键字volatile仍无法保证线程安全？
LA1245780的博客
11-06 309
在多线程编程中，我们经常会遇到并发问题，而关键字volatile常被用来确保变量的可见性。然而，令人困惑的是，即使使用了volatile，有时仍然会出现非线程安全的情况。这究竟是为什么呢？本文将深入探讨这一问题，揭示背后的真相，并提供解决方案。
java中volatile不能保证线程安全(实例讲解)
08-29
下面小编就为大家带来一篇java中volatile不能保证线程安全(实例讲解)。小编觉得挺不错的，现在就分享给大家，也给大家做个参考。一起跟随小编过来看看吧
为什么volatile也无法保证线程安全
热门推荐
IT农场
12-05 2万+
要了解Volatile首先要从java内存模型说起
volatile关键字的理解 以及为什么volatile无法保证线程安全
时光钟摆
05-22 712
准备 java的内存机制，在读取数据，写入数据时，如果都在主存上进行读写是很耗性能的。所以每一个线程在读写时，先将主存上的数据读取到高速缓存上，在数据处理完成后，再将数据从线程的私有高速缓存上刷新到主存上。 在并发编程中有三个概念：1.原子性 2.有序性 3.可见性 具体的详情可以参考Java并发编程：volatile关键字解析，这篇文章讲解的非常详细。 volatile关键字 vo...
Volatile不能保证线程安全
heroicpoem的专栏
04-17 925
volatile是什么？ 标记变量是“易变的”，要求线程使用变量时，必须直接从主存获取；线程修改完毕后，必须保证一气呵成的写回主存。 volatile为什么？ 需要先了解java内存模型。 在主内存与线程之间，为了提高速度，又多了工作内存。工作内存与主内存的关系，类似电脑内存与硬盘的关系，缓存数据，提高速度，但可能存在不一致问题。 volatile希望在一定程度上保证一致性。 但在并发的3大特征里...
volatile能否保证线程安全
Knight
03-14 2291
volatile能否保证线程安全
volatile能保证线程安全吗
老猿的自留地
03-11 1102
根据java的内存管理模型（JMM），所有的共享变量都存储于主内存（包括实例变量和类变量，不包含临时变量），每一个线程还存在自己的工作内存，线程的工作内存，保留了被线程使用的变量的工作副本。如果多线程调用increase方法，可能两个线程同时获取mCount，执行mCount+1，然后都赋值结果2, 即多线程访问时，可能打印出重复的值。volatile关键字的作用是， 禁止指令重排序，即在多线程访问该变量时， 每次都从主内存中更新该变量在本线程中的本地副本。volatile只能保证这3步不被重排序。
volatile能保持线程安全吗_volatile是什么？volatile能保证线程安全性吗？如何正确使用volatile？...
weixin_39707725的博客
12-22 768
1. volatile是什么？在谈及线程安全时，常会说到一个变量——volatile。在《Java并发编程实战》一书中是这么定义volatile的——“Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程”。这句话说明了两点：①volatile变量是一种同步机制；②volatile能够确保可见性。这两点和我们探讨“volatile变量是否能够保证线程...
volatile解决可见性，但是不能保证线程安全
tangzongyuan的博客
09-16 1296
violate只能保证A线程改变变量i的时候会立即写入到共享内存中，然后告诉其它内存，你们各个线程的工作内存的变量已经被我改了，你们要重新去共享内存读取，但是i++的操作不是一个原子操作，i++的操作是读取i的值，然后+1，写回共享内存，。如果A线程在读取i的值之后还没写入到共享内存，然后cpu被抢夺，执行B线程，这时候B线程也执行i++，B去读取i的值，然后B将i+1，并写回内存，然后cpu又被抢夺执行A，但是这时候A线程因为已经读取了i的值，所以i+1，然后写回内存，两个线程写回了同一个值i只+1而不是
线程安全(上)--彻底搞懂volatile关键字
weixin_34301132的博客
08-20 715
对于volatile这个关键字，相信很多朋友都听说过，甚至使用过，这个关键字虽然字面上理解起来比较简单，但是要用好起来却不是一件容易的事。 这篇文章将从多个方面来讲解volatile，让你对它更加理解。 计算机中为什么会出现线程不安全的问题 volatile既然是与线程安全有关的问题，那我们先来了解一下计算机在处理数据的过程中为什么会出现线程不安全的问题。 大家都知道，计算机在执行程序时，每条指令...
Volatile关键字能不能保证线程安全
04-02
<think>好的，我现在需要回答用户关于“Volatile关键字能不能保证线程安全”的问题。首先，我得回忆一下volatile关键字在Java中的作用。记得volatile主要保证变量的可见性和禁止指令重排序，但不保证原子性。线程安全需要这三个方面都得到保障吗？ 接下来，我应该分步骤解释。先说明volatile的作用，然后讨论线程安全的三个要素：原子性、可见性、有序性。再分析volatile如何影响这些方面。可能需要举例子，比如自增操作不是原子的，即使变量是volatile，多线程下仍会出问题。 然后，我应该对比volatile和synchronized的区别，或者用原子类比如AtomicInteger来展示如何确保原子性。同时，要提到volatile适用的场景，比如状态标志位，或者双重检查锁定模式中的单例实现，说明在这些情况下volatile如何保证安全。 还要注意用户可能存在的误解，认为volatile能解决所有线程问题，需要明确纠正这一点。结构上，先结论，再逐步展开，用例子说明，最后总结适用场景和限制。需要确保用中文，术语准确，例子清晰。检查是否有错误，比如指令重排序部分是否正确，以及可见性的解释是否到位。可能还要提到内存屏障的概念，但不用太深入。总之，要让用户明白volatile的作用范围，以及线程安全需要的其他条件。</think>Volatile关键字**不能完全保证线程安全**，但它能在特定场景下辅助实现线程安全。以下是逐步分析： --- ### 一、Volatile的核心作用 1. **可见性保证** 当一个变量被声明为`volatile`时，所有线程都能看到该变量的最新值。 - **普通变量**：线程可能从本地缓存中读取旧值。 - **Volatile变量**：直接读取主内存中的最新值。 - 示例： ```java volatile boolean flag = false; // 线程A修改flag=true后，线程B能立即看到新值 ``` 2. **禁止指令重排序** Volatile通过插入**内存屏障**（Memory Barrier）禁止编译器和CPU对指令的优化重排，确保代码执行顺序符合预期。 --- ### 二、Volatile的局限性（无法保证线程安全的原因） 1. **不保证原子性** **原子性**指一个操作不可被中断。例如`i++`实际包含`读取→修改→写入`三个步骤，即使`i`是volatile的，多线程并发时仍可能发生数据竞争。 - 示例： ```java volatile int count = 0; // 线程A和B同时执行count++，最终结果可能小于预期 ``` 2. **适用场景有限** Volatile仅适用于以下两种场景： - **状态标志位**：单个线程修改，其他线程读取。 ```java volatile boolean isShutdown = false; // 线程A设置isShutdown=true，线程B检测到后终止 ``` - **双重检查锁定（Double-Checked Locking）**： ```java class Singleton { private static volatile Singleton instance; public static Singleton getInstance() { if (instance == null) { // 第一次检查 synchronized (Singleton.class) { if (instance == null) { // 第二次检查 instance = new Singleton(); // volatile禁止new操作的指令重排序 } } } return instance; } } ``` --- ### 三、线程安全的完整条件 线程安全需满足以下三个特性： 1. **原子性**：通过`synchronized`或`AtomicXXX`类（如`AtomicInteger`）实现。 2. **可见性**：通过`volatile`或`synchronized`实现。 3. **有序性**：通过`volatile`或`synchronized`实现。 --- ### 四、总结 - **能依赖Volatile的场景**：单一变量的写操作不依赖当前值（如状态标志位）。 - **不能依赖Volatile的场景**：复合操作（如`i++`）、多变量协作。 - **替代方案**： - 使用`synchronized`保证原子性。 - 使用`java.util.concurrent.atomic`包下的原子类（如`AtomicInteger`）。 - 使用锁（如`ReentrantLock`）。 ```java // 正确示例：使用AtomicInteger保证原子性 AtomicInteger atomicCount = new AtomicInteger(0); atomicCount.incrementAndGet(); // 线程安全的自增 ```
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
表情包 代码片
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值