ICode9

精准搜索请尝试: 精确搜索
首页 > 系统相关> 文章详细

Java并发之volatile关键字内存可见性问题

2021-07-14 11:02:34  阅读:106  来源: 互联网

标签:Java 变量 编译器 flag volatile 内存 线程


Java并发之volatile关键字内存可见性问题

线程之间数据共享案例

我们先来看一个场景:

Main函数启动后,调用一个线程向list中添加数据。List的size为5的时候,设置变量flag为true.然后,主线程根据flag的值进行其他操作。

代码如下:

编辑

运行结果:

编辑

我们发现,当子线程输出flag为ture后,主线程也没有输出=====。

这是为什么呢?

线程在内存中运行简图

我们来看看上面程序在内存中怎么运行的

编辑

运行说明:

当程序运行的时候,先从main函数,主线程开始的,main线程先将flag=false 复制到自己程序的内存中;

这个时候开启了子线程,子线程同样将flag=false复制到自己程序内存中,在执行自己内部代码后,修改了flag的值,回写到主内存中(相对于程序自己的内存来说,内存中的数据是主内存。程序自己的内存其实就是复制了一份主内存的数据)。

如下图:

编辑

因为main线程没有刷新,没有从主线程获取最新的flag的值。所以,控制台上始终不能输出===。

结果分析

那么为什么会出现这种情况呢?【这里就需要知道两个概念:编译器和寄存器】

那是因为编译器会自动优化的结果。

编译器优化:在线程内,当读取到一个变量的时候,为了提高读写(存取)的速度,编译器在优化的时候,会先把变量读取到一个寄存器(对应上图子线程自己的内存或者是main线程自己的内存)中;以后在取这个变量的时候,就直接从寄存器中获取了;

当变量的值在本线程里面改变的时候,会同时把变量的新值同步到该寄存器中,以便保持一致;同时JVM就会向处理器发送一条指令,将这个变量所在的寄存器的值回写到系统内存(对应上图中的主内存)中。

造成数据不一致的原因:

当变量再因为别的其他线程操作而改变了值,该寄存器的值不会相应的改变,从而造成应用程序读取的值和实际的变量值不一致(如上图案例中,子线程修改了flag的值,但不会修改main线程寄存器里面的值。这个是站在变量角度来说的);

或者当该寄存器再因为别的其他线程改变了变量的值,原来变量的值不会改变,从而造成了应用程序读取的值和实际的变量值不一致(这个是从寄存器角度来说的。如上图案例中,main线程的寄存器里面是false,但是子线程已经修改成了ture).

从上面案例中,我们发现无论是主线程main函数还是子线程thread都是对变量flag进行操作的。这个时候,我们就说变量flag是线程之间共享数据了。而主内存(也就是系统内存非程序自己需要的内存)flag变量对所有共享这个变量的线程来说,都应该是可见的才可以。

那么这个时候,在Java中怎么实现线程之间共享数据的内存可见性呢?这里就是我们今天需要讲解的关键字:volatile。【ps:还有其他方案可以解决,如同步锁】

Volatile关键字

Volatile中文意思:易变的;不稳定的

Volatile关键字是一种类型修饰符,用它来声明的变量表示不可以别编译器未知因素更改。当编译器在编译过程中,遇到这个关键字声明的变量的时候,便一切都会对访问该变量的代码不再进行优化,从而可以提供特殊的地址来保证稳定访问。

通俗理解:当JVM遇到该关键字修饰的变量的时候,就会不允许编译器和处理器对指令序列进行重排(默认为了优化性能,JVM允许编译器和处理器对指令序列进行重排的)。

JVM对编译器指定的volatile规则表:

编辑

我们将flag用volatile修饰后,在运行程序,查看运行后结果:

编辑

我们可以看到,主线程输入了===,子线程也输出了当前标记为true。说明volatile起作用了。

Volatile和Synchronized 关键字的区别

1:Volatile是轻量级的同步策略;Synchronized是重量级的;

2:volatile不具备互斥性的,Synchronize是互斥的;

3:volatile不能够保证变量的原子性。

Volatile的使用场景

必备条件

在使用volatile的时候需要满足以下两个条件:

1:对变量的写操作不能依赖于当前的值。

比如上文中flag的值修改成true的时候,不受当前flag值的影响

2:该变量不能被包含在具有其他变量的不变式中。

比如int i ;y=i+1;这种情况不允许的。这个变量不能被其他变量作为不变式用。

只有在状态真正的独立于程序内其他内容的时候才可以使用volatile.

适用于场景一:状态标志

场景二:开销较低的读-写锁策略

场景三:单例中的双重校验

总结

Volatile可以解决多线程操作共享数据时候解决内存可见性问题。

简单理解:被volatile修饰的变量,编译器不会去优化调用该变量的程序(也就是不会把变量放到调用程序的寄存器中),程序调用的时候都是实时从主内存中获取到最新的数据。

想要学习Java开发的同学,可以参考成都Java培训班提供的学习大纲;

标签:Java,变量,编译器,flag,volatile,内存,线程
来源: https://blog.csdn.net/q1105441883/article/details/118722444

本站声明: 1. iCode9 技术分享网(下文简称本站)提供的所有内容,仅供技术学习、探讨和分享;
2. 关于本站的所有留言、评论、转载及引用,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
3. 关于本站的所有言论和文字,纯属内容发起人的个人观点,与本站观点和立场无关;
4. 本站文章均是网友提供,不完全保证技术分享内容的完整性、准确性、时效性、风险性和版权归属;如您发现该文章侵犯了您的权益,可联系我们第一时间进行删除;
5. 本站为非盈利性的个人网站,所有内容不会用来进行牟利,也不会利用任何形式的广告来间接获益,纯粹是为了广大技术爱好者提供技术内容和技术思想的分享性交流网站。

专注分享技术,共同学习,共同进步。侵权联系[81616952@qq.com]

Copyright (C)ICode9.com, All Rights Reserved.

ICode9版权所有