Java多线程编程笔记5:volatile关键字

本文深入解析Java内存模型中volatile关键字的作用,包括其如何确保线程间变量的可见性,为何不能保证原子性,以及与synchronized的区别。通过示例代码演示volatile在实际应用中的效果。

从上文可知,Java内存模型中,线程把变量保存在本地内存中,而不是直接在主内存中读写,这就可能造成一个线程在主内存中修改了一个变量的值,而另一个线程还继续使用它在寄存器中的变量值的拷贝,造成数据的不一致。

使用volatile关键字可以解决这个问题。关键字volatile的作用是强制从公共堆栈中取得变量的值,而不是从线程私有数据栈中取得变量的值。

volatile关键字的可见性

volatile 修饰的成员变量在每次被线程访问时,都强迫从主存(共享内存)中重读该成员变量的值。而且,当成员变量发生变化时,强迫线程将变化值回写到主存(共享内存)。这样在任何时刻,两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值,这样也就保证了同步数据的可见性。

package ch02.volatile1.t2.Run;

class RunThread extends Thread{
    private boolean isRunning=true;

    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    public void setRunning(boolean isRunning){
        this.isRunning=isRunning;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入run");
        while(isRunning==true){}
        System.out.println("线程被停止了");
    }
}

public class Run {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            RunThread t=new RunThread();
            t.start();
            Thread.sleep(1000);
            t.setRunning(false);
            System.out.println("已经赋值为false");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

复制代码

运行结果:

进入run
已经赋值为false
复制代码

进入了死循环,而没有因为赋值为false而终止,这是因为isRunning被修改了,但是没有写到驻村中,而该线程在本地内存中的值一直为ture。在修改isRunning为volatile修饰后,运行结果为:

进入run
已经赋值为false
线程被停止了
复制代码

修改while循环的代码:

while(isRunning==true){
            System.out.println("in while");
        }
复制代码

输出结果:

进入run
in while
in while
in while
...
in while
in while
线程被停止了
已经赋值为false
复制代码

这段参考了:blog.youkuaiyun.com/qq_34337272…

可以看到,也会停止。原因是JVM会尽力保存内存的可见性,尽管没有添加同步关键字。volatile会强制性保证线程的可见性。但是不加关键字,JVM会在CPU有时间的时候,尽力去保证可见性。但是在第一个while中,CPU一致处于占用的状态,无法去更新。但是加入其它语句后,CPU就可能有时间保证可见性,while循环被终止。

volatile不能保证原子性

volatile主要使用的场合是在多个线程中可以感知实例变量被更改了,并且可以获得最新的值使用。volatile提示线程每次从共享内存而不是私有内存中读取,保证了同步数据的可见性,但是如果修改实例变量中的数据,可能会出现脏数据。解决的办法是使用synchronized关键字。因为volatile本身并不处理数据的原子性,而是强制对数据的读写及时影响到内存。

原子类进行i++

一个原子类型就是一个原子操作可用的类型,它可用在没有锁的情况下做到线程安全。原子类的方法保证了i++的原子性,但是在调用过程中,方法的调用不是院子的。解决这样的问题必须要同步。

volatile与synchronized比较

  1. volatile是线程同步的轻量级实现,性能比synchronized要好。volatile只能修饰变量,而后者可以修饰方法和代码块。
  2. 多线程访问volatile不会阻塞,而synchronized会阻塞。
  3. volatile保证数据的可见性,不能保证原子性。synchronized可以保证原子性,因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步,间接保证了可见性。
  4. volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性;synchronized解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

参考资料

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