Java併發教程之volatile關鍵字詳解
引言
說到多執行緒,我覺得我們最重要的是要理解一個臨界區概念。
舉個例子,一個班上1個女孩子(臨界區),49個男孩子(執行緒),男孩子的目標就是這一個女孩子,就是會有競爭關係(執行緒安全問題)。推廣到實際場景,例如對一個數相加或者相減等等情形,因為操作物件就只有一個,在多執行緒環境下,就會產生執行緒安全問題。理解臨界區概念,我們對多執行緒問題可以有一個好意識。
Jav記憶體模型(JMM)
談到多執行緒就應該瞭解一下Java記憶體模型(JMM)的抽象示意圖.下圖:
執行緒A和執行緒B執行的是時候,會去讀取共享變數(臨界區),然後各自拷貝一份回到自己的本地記憶體,執行後續操作。
JMM模型是一種規範,就像Java的介面一樣。JMM會涉及到三個問題:原子性,可見性,有序性。
int i=1
這個語句在Jmm中就是原子性的。無論是一個執行緒執行還是多個執行緒執行這個語句,讀出來的i就是等於1。那什麼是非原子性呢,按道理如果Java的程式碼都是原子性,應該就不會有執行緒問題了啊。其實JMM這是規定某些語句是原子性罷了。舉個非原子性例子:
i ++;
這個操作就不是原子性的了。因為他就是包含了三個操作:第一讀取i的值,第二將i加上1,第三將結果賦值回來給i,更新i的值。
所謂可見性。可見性表示如果一個值線上程A修改了,執行緒B就會馬上知道這個結果。
所謂有序性。所謂有序性值的是語意的有序性。就是說程式碼順序可能會發生變化。因為有一個指令重排機制。所謂指令重排,他會改變程式碼執行順序,為了讓cpu執行效率更高。為了防止重排序出錯,JMM有個happen-before規則,這個規則限制了那些語句執行在前,那些語句執行在後。
Happen-before:
程式順序原則:一個執行緒內保證語義的序列性
volatile原則:volatile變數的寫發生在讀之前
鎖規則:先加鎖再解鎖
傳遞性:a先於b,b先於c,則a必定先於c
執行緒的start方法先於他的每一個操作
執行緒所有的操作先於執行緒的終結
物件的建構函式執行、結束先於finalize()方法。
volatile
進入正題,volatile可以保證變數(臨界區)的可見性以及有序性,但是不能保證原子性。舉個例子:
public class VolatileTest implements Runnable{ private static VolatileTest volatileTest = new VolatileTest(); private static volatile int i= 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { for (int j = 0; j < 20; j++) { Thread a = new Thread(new VolatileTest()); Thread b = new Thread(new VolatileTest()); a.start();b.start(); a.join();b.join(); System.out.print(i+"&&"); } } @Override public void run() { for (int j = 0; j < 1000; j++) { i++; } } } // 輸出結果 // 2000&&4000&&5852&&7852&&9852&&11852&&13655&&15655&&17655&&19655&&21306 //&&22566&&24566&&26189&&28189&&30189&&32189&&34189&&36189&&38089&&
有結果看到有問題,雖然i已經添加了volatile關鍵字,說明volatile關鍵字不能保證i++的原子性。
那什麼場景適合使用volatile關鍵字
1、輕量級的“讀-寫鎖”策略
private volatile int value; public int getValue(){ return value;} public synchronized void doubleValue(){ value = value*value; }
2.單例模式(雙檢查鎖機制
private volatile static Singleton instace; public static Singleton getInstance(){ // 沒有使用同步方法,而是同步方法塊 //第一次null檢查 ,利用volatile的執行緒間可見性,不需要加鎖,效能提高 if(instance == null){ synchronized(Singleton.class) { //鎖住類物件,阻塞其他執行緒 //第二次null檢查,以保證不會建立重複的例項 if(instance == null){ instance = new Singleton(); // 禁止重排序 } } } return instance;
參考
《現代作業系統(第三版)中文版》
《實戰Java高併發程式設計》
《Java併發程式設計的藝術》
總結
以上就是這篇文章的全部內容了,希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,謝謝大家對我們的支援。