JAVA volatile关键字介绍,详解为何说volatile有可见性和有序性

作用一:可见性

当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。

而普通的共享变量不能保证可见性,因为普通共享变量被修改之后,什么时候被写入主存是不确定的,当其他线程去读取时,此时内存中可能还是原来的旧值,因此无法保证可见性。

另外,通过synchronized和Lock也能够保证可见性,synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码,并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中。因此可以保证可见性。

先看一段代码,假如线程1先执行,线程2后执行:

java 复制代码
//线程1 boolean stop = false; while(!stop){
    doSomething();
} //线程2 stop = true;

前因后果:

这段代码是很典型的一段代码,很多人在中断线程时可能都会采用这种标记办法。但是事实上,这段代码会完全运行正确么?即一定会将线程中断么?不一定,也许在大多数时候,这个代码能够把线程中断,但是也有可能会导致无法中断线程(虽然这个可能性很小,但是只要一旦发生这种情况就会造成死循环了)。

下面解释一下这段代码为何有可能导致无法中断线程。在前面已经解释过,每个线程在运行过程中都有自己的工作内存,那么线程1在运行的时候,会将stop变量的值拷贝一份放在自己的工作内存当中。

那么当线程2更改了stop变量的值之后,但是还没来得及写入主存当中,线程2转去做其他事情了,那么线程1由于不知道线程2对stop变量的更改,因此还会一直循环下去。

但是用volatile修饰之后就变得不一样了:

第一:使用volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存;

第二:使用volatile关键字的话,当线程2进行修改时,会导致线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效(反映到硬件层的话,就是CPU的L1或者L2缓存中对应的缓存行无效);

第三:由于线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效,所以线程1再次读取变量stop的值时会去主存读取。

那么在线程2修改stop值时(当然这里包括2个操作,修改线程2工作内存中的值,然后将修改后的值写入内存),会使得线程1的工作内存中缓存变量stop的缓存行无效,然后线程1读取时,发现自己的缓存行无效,它会等待缓存行对应的主存地址被更新之后,然后去对应的主存读取最新的值。

那么线程1读取到的就是最新的正确的值。

作用二:保证有序性

为了提高程序的执行性能,编辑器和处理器都有可能会对程序中的指令进行重排序。所以有序性保证的是指令不被重排序

我们从一个最经典的例子来分析重排序问题。大家应该都很熟悉单例模式的实现,而在并发环境下的单例实现方式,我们通常可以采用双重检查加锁(DCL)的方式来实现。其源码如下:

java 复制代码
 1 package com.paddx.test.concurrent;
 2 
 3 public class Singleton {
 4     public static volatile Singleton singleton;
 5 
 6     /**
 7      * 构造函数私有,禁止外部实例化
 8      */
 9     private Singleton() {};
10 
11     public static Singleton getInstance() {
12         if (singleton == null) {
13             synchronized (singleton) {
14                 if (singleton == null) {
15                     singleton = new Singleton();
16                 }
17             }
18         }
19         return singleton;
20     }
21 }

现在我们分析一下为什么要在变量singleton之间加上volatile关键字。要理解这个问题,先要了解对象的构造过程,实例化一个对象其实可以分为三个步骤

(1)分配内存空间。

(2)初始化对象。

(3)将内存空间的地址赋值给对应的引用。

但是由于操作系统可以对指令进行重排序,所以上面的过程也可能会变成如下过程:

(1)分配内存空间。

(2)将内存空间的地址赋值给对应的引用。

(3)初始化对象

如果是这个流程,多线程环境下就可能将一个未初始化的对象引用暴露出来,从而导致不可预料的结果。因此,为了防止这个过程的重排序,我们需要将变量设置为volatile类型的变量。

相关推荐
奔跑吧邓邓子17 小时前
【Java实战㉟】Spring Boot与MyBatis:数据库交互的进阶之旅
java·spring boot·实战·mybatis·数据库交互
赛姐在努力.17 小时前
Spring DI详解--依赖注入的三种方式及优缺点分析
java·mysql·spring
IvanCodes17 小时前
六、Docker 核心技术:Dockerfile 指令详解
java·数据库·docker
YUELEI11818 小时前
langchain 缓存 Caching
缓存·langchain
_oP_i18 小时前
Java 服务接口中解决跨域(CORS,Cross-Origin Resource Sharing)问题
java·开发语言
孤独的人18 小时前
WordPress 性能优化:从插件到 CDN 的全方位缓存设置指南
spring·缓存·性能优化
用户94468140135018 小时前
部分替代Lombok?不可变数据的载体?一篇文章带你了解JDK16正式引用的record类型!
java
用户03321266636718 小时前
Java 高效处理 Word 文档:查找并替换文本的全面指南
java
轮到我狗叫了18 小时前
力扣.1054距离相等的条形码力扣767.重构字符串力扣47.全排列II力扣980.不同路径III力扣509.斐波那契数列(记忆化搜索)
java·算法·leetcode
渣哥18 小时前
你遇到过 ConcurrentModificationException 吗?其实很常见
java