在多線程的環(huán)境,當(dāng)一個(gè)線程修改了共享變量颗品,另一個(gè)線程能讀取到這個(gè)變量的修改值饮睬,變量java 提供了volatile保證了變量的可見(jiàn)性现恼,輕量級(jí)的synchronized
它實(shí)現(xiàn)的原理主要有以下兩個(gè)方面
- 追加的LOCK#指令會(huì)使處理器緩存行寫回到內(nèi)存
- 一個(gè)處理器的緩存寫回到內(nèi)存會(huì)使其他處理器的緩存無(wú)效
volatile的應(yīng)用
先看一段代碼凛澎,假如線程1先執(zhí)行,線程2后執(zhí)行:
//線程1
boolean stop = false;
while(!stop){
doSomething();
}
//線程2
stop = true;
這段代碼是很典型的一段代碼适掰,很多人在中斷線程時(shí)可能都會(huì)采用這種標(biāo)記辦法颂碧。但是事實(shí)上,這段代碼會(huì)完全運(yùn)行正確么类浪?即一定會(huì)將線程中斷么载城?不一定,也許在大多數(shù)時(shí)候戚宦,這個(gè)代碼能夠把線程中斷个曙,但是也有可能會(huì)導(dǎo)致無(wú)法中斷線程(雖然這個(gè)可能性很小锈嫩,但是只要一旦發(fā)生這種情況就會(huì)造成死循環(huán)了)受楼。
下面解釋一下這段代碼為何有可能導(dǎo)致無(wú)法中斷線程。在前面已經(jīng)解釋過(guò)呼寸,每個(gè)線程在運(yùn)行過(guò)程中都有自己的工作內(nèi)存艳汽,那么線程1在運(yùn)行的時(shí)候,會(huì)將stop變量的值拷貝一份放在自己的工作內(nèi)存當(dāng)中对雪。
那么當(dāng)線程2更改了stop變量的值之后河狐,但是還沒(méi)來(lái)得及寫入主存當(dāng)中,線程2轉(zhuǎn)去做其他事情了,那么線程1由于不知道線程2對(duì)stop變量的更改馋艺,因此還會(huì)一直循環(huán)下去栅干。
但是用volatile修飾之后就變得不一樣了:
- 使用volatile關(guān)鍵字會(huì)強(qiáng)制將修改的值立即寫入主存;
- 使用volatile關(guān)鍵字的話捐祠,當(dāng)線程2進(jìn)行修改時(shí)碱鳞,會(huì)導(dǎo)致線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效(反映到硬件層的話,就是CPU的L1或者L2緩存中對(duì)應(yīng)的緩存行無(wú)效)踱蛀;
- 由于線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效窿给,所以線程1再次讀取變量stop的值時(shí)會(huì)去主存讀取。
那么在線程2修改stop值時(shí)(當(dāng)然這里包括2個(gè)操作率拒,修改線程2工作內(nèi)存中的值崩泡,然后將修改后的值寫入內(nèi)存),會(huì)使得線程1的工作內(nèi)存中緩存變量stop的緩存行無(wú)效猬膨,然后線程1讀取時(shí)角撞,發(fā)現(xiàn)自己的緩存行無(wú)效,它會(huì)等待緩存行對(duì)應(yīng)的主存地址被更新之后寥掐,然后去對(duì)應(yīng)的主存讀取最新的值靴寂。
那么線程1讀取到的就是最新的正確的值
注意
volatitle保證了共享變量的可見(jiàn)性,但是并沒(méi)有保證原子性召耘,如果變量額的操作非原子性的百炬,也會(huì)線程不安全。
public class Test {
public volatile int inc = 0;
public void increase() {
inc++;
}
public static void main(String[] args) {
final Test test = new Test();
for(int i=0;i<10;i++){
new Thread(){
public void run(){
for(int j=0;j<1000;j++)
test.increase();
};
}.start();
}
while(Thread.activeCount()>1) //保證前面的線程都執(zhí)行完
Thread.yield();
System.out.println(test.inc);
}
}
由于自增操作是非原子操作污它,某一時(shí)刻剖踊,存在兩個(gè)線程讀取同一個(gè)有效的inc 此時(shí)由于是非原子操作,此時(shí)將進(jìn)行兩次++ 但是導(dǎo)致只發(fā)生了一次++操作衫贬。
所以volatile保證了變量的可見(jiàn)性但是不能不能保證線程安全
Java Current包下的原子類通過(guò)CAS(Compare and set)完成同步鎖的一種樂(lè)觀鎖(更新時(shí)判斷是否被修改) 來(lái)保證對(duì)變量的原子操作從而保證了線程安全德澈。
如下面代碼:
private volatile int value;
public final int get() {
return value;
}
public final int incrementAndGet() {
for (;;) {
int current = get();
int next = current + 1;
if (compareAndSet(current, next))
return next;
}
}