在內存模型基礎中已經(jīng)提到過,JVM是分為堆內存和棧內存的,堆內存在線程之間共享,而棧內存為線程內部私有,對其他線程不可見。為保證變量的可見性,可以使用volatile修飾,那為什么使用了關鍵字volatile修飾后,就能保證可見性,下面進行分析醒陆。
volatile 可以看作是一個輕量級的鎖,這么說可能是不準確的,但它確實具備了鎖的一些特性。與鎖的區(qū)別是,鎖保證原子性,鎖住的可能是是個變量或者一段代碼,而volatile修飾的變量只能保證變量在線程之間的傳遞,只能保證可見性,在一些方面并沒有具備原子性警检。
所以上面的話有兩層語義:
- 保證可見性,不保證原子性
- 禁止指令的重排序（重排序會破壞volatile的內存語義）
volatile變量的讀寫可以實現(xiàn)線程之間的通信孙援。
volatile內存語義
- 寫的內存語義： 當寫一個volatile變量時,JMM會把線程對應的本地內存中的共享變量刷新到主內存。
- 讀的內存語義： 當讀一個volatile變量時扇雕，JMM會把線程對應的本地內存置為無效拓售，線程接下來從主內存中讀取共享變量。
初始時镶奉，兩個線程的本地內存中的flag和a都是初始狀態(tài)础淤，線程A在寫flag變量后，本地內存A中更新過的兩個共享變量的值被刷新到主內存中哨苛，
在讀flag變量后鸽凶，本地內存中包含的值已經(jīng)被置為無效，此時線程B必須從主內存中讀取共享變量建峭。
jdk1.5以后玻侥，對每一個線程做了優(yōu)化，每個線程都加了一塊獨立的內存空間亿蒸。內部裝了主內存變量的副本凑兰，該線程直接取內存空間副本的值。
/**
* @Description TODO
* @Author "zhouhai"
* @Date2018/10/816:46
**/
public class RunThread extends Thread{
private "volatile" boolean isRunning = true;
private void setRunning(boolean isRunning) {
this.isRunning = isRunning;
}
public void run() {
System.out.println("進入run方法..");
while (isRunning == true) {
}
System.out.println("線程停止");
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
RunThread rt = new RunThread();
rt.start();
Thread.sleep(3000);
rt.setRunning(false);
System.out.println("isRunning的值已經(jīng)被設置了false");
Thread.sleep(1000);
System.out.println(rt.isRunning);
}
}
加了volatile后的運行結果：
進入run方法..
isRunning的值已經(jīng)被設置了false
線程停止
false
同一份變量在rt線程和main線程實現(xiàn)了可見性
從匯編層看volatile關鍵字
記得曾經(jīng)看過一篇文章边锁，講述的是volatile關鍵字修飾的變量姑食，編程匯編代碼后，會在變量的前面插入一條LOCK指令茅坛。
Java代碼: instance = new Singleton();//instance是volatile變量
匯編代碼: 0x01a3de1d: movb0x0,(%esp);
通過上面的代碼發(fā)現(xiàn)音半，volatile修飾的變量會多出一個lock指令，LOCK指令屬于系統(tǒng)層級： LOCK前綴會使處理器執(zhí)行當前指令時產生一個LOCK#信號贡蓖，顯示的鎖定總線曹鸠。
來看一下LOCK指令的作用：
鎖總線：其他cpu對內存的讀寫請求會被阻塞，直到鎖釋放斥铺，不過因為鎖總線的的開銷太大彻桃，后來采用鎖緩存來代替鎖總線
lock后的寫操作會回寫已修改的數(shù)據(jù)，同時讓其它cpu相關緩存行失效仅父，從而重新從主存中加載最新的數(shù)據(jù)
不是內存屏障卻完成類似內存屏障的功能，阻止屏障兩邊的執(zhí)行重排序
volatile并不具備原子性
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* @Description TODO
* @Author "zhouhai"
* @Date2018/10/910:05
**/
public class VolatileNoAtomic extends Thread {
/**
* private static volatile int count;
*/
private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
private static void addCount() {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
//count++;
count.incrementAndGet();
}
System.out.println(count);
}
@Override
public void run() {
addCount();
}
public static void main(String[] args) {
VolatileNoAtomic[] arr = new VolatileNoAtomic[10];
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
arr[i] = new VolatileNoAtomic();
}
for (int i = 0; i < 10 ; i++) {
arr[i].start();
}
}
}
volatile并不能保證原子性浑吟，可以用AtomicInteget count 代替 volatile int count ,count.incrementAndGet()代替count++
3000
3000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
要實現(xiàn)原子性建議使用atomic類的系列對象笙纤，支持原子性操作(注意atomic類只保證本身方法的原子性，并不保證多次操作的原子性)
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* @Description TODO
* @Author "zhouhai"
* @Date2018/10/910:19
**/
public class AtomicUse {
private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
//多個addAndGet在一個方法內是非原子性的组力，需要加synchronized進行修飾省容，保證4個addAndGet整體原子性
public int multiAdd() {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count.addAndGet(1);
count.addAndGet(2);
count.addAndGet(3);
count.addAndGet(4);
return count.get();
}
public static void main(String[] args) {
final AtomicUse au = new AtomicUse();
List<Thread> ts = new ArrayList<>();
for (int i = 0; i <100 ; i++) {
ts.add(new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(au.multiAdd());
}
}));
}
for (Thread t : ts) {
t.start();
}
}
}
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980
總結
volatile是一種比鎖更輕量級的線程之間通信的機制，volatile僅僅保證對單個volatile變量的讀/寫具有原子性燎字，而鎖的互斥執(zhí)行的特性可以保證對整個臨界區(qū)代碼執(zhí)行具有原子性腥椒，在功能上阿宅，鎖比voatile更強大，在可伸縮性和執(zhí)行性能上笼蛛，volatile更有優(yōu)勢洒放，但是volatile并不能代替鎖。
