Java多线程并发编程 Volatile关键字
volatile关键字是一个神秘的关键字,也许在J2EE上的JAVA程序员会了解多一点,但在Android上的JAVA程序员大多不了解这个关键字。只要稍了解不当就好容易导致一些并发上的错误发生,例如好多人把volatile理解成变量的锁。(并不是)
volatile的特性:
具备可见性
保证不同线程对被volatile修饰的变量的可见性。
有一被volatile修饰的变量i,在一个线程中修改了此变量i,对于其他线程来说i的修改是立即可见的。
如:
volatileinti=0;//语句1 i++;//语句2
语句2执行完后,i最新的值会立即被强制更新到主内存(共享内存),并通知其他缓存了i的线程,令其他线程的工作内存里的i失效,从而需重新到主内存读取最新的值。
具备有序性
被volatile修饰的变量,不会被优化排序。
解决的问题详见:Java多线程并发编程并发三大要素的三、有序性。
当编译器在给程序优化排序时,若遇到volatile变量的读操作或者写操作,则会保证在其前面的操作全部进行完成,且结果对后面的操作可见;并且保证在其后面的操作没有进行。
不具备原子性
volatile不具备原子性,所以它是线程不安全的。
实验:
//一个单例的实现 publicclassSingletonTest{ privatestaticvolatileSingletonTestmInstance=null; privateSingletonTest(){} publicstaticSingletonTestgetInstance(){ if(mInstance==null){ mInstance=newSingletonTest(); System.out.println("初始化完成"); } returnmInstance; } } //测试代码 publicclassTest{ publicstaticvoidmain(String[]var0){ for(inti=0;i<20;i++){ ThreadTesttest=newThreadTest(); test.start(); } } staticclassThreadTestextendsThread{ @Override publicvoidrun(){ super.run(); SingletonTest.getInstance(); } } }
结果:
每次运行都输出多个“初始化完成”。
volatile的解释
下面这段话摘自《深入理解Java虚拟机》:
“观察加入volatile关键字和没有加入volatile关键字时所生成的汇编代码发现,加入volatile关键字时,会多出一个lock前缀指令”
被volatile修饰的变量进行读和写操作的时候,在相应的汇编程序中都会多一句内存屏障(MemoryBarrier)。
而这个lock就是内存屏障。
内存屏障的作用:
1、在重新优化排序时保证其后面的指令不会被排到内存屏障的前面,前面的指令也不会排到内存屏障的后面。-有序性
2、强制对写操作后的结果(立即)刷新到主内存。
3、刷新结果到主内存时,通知并令其他线程缓存内的值过期/失效。
2和3合起来则是可见性。
说到这里,也许会有好多人困惑,既然可见性可以保证,既然可以做到修改某个变量的值后,会刷新到主内存,并令其他线程缓存失效,为什么不能保证原子性呢?这也是我之前走进的一个困区。
继续用i++来分析一下,这里面包含的指令:
从主内存读取到缓存//指令1
进行运算//指令2
从缓存刷新到主内存//指令3
内存屏障//指令4
虽然指令4(内存屏障)功能强大,但可惜//指令1、2、3都不是具备原子性,所以导致volatile不具备原子性,线程不安全,不能替代锁的作用。
使用场景
如一些简单的状态标记:
volatilebooleaninited=false; //线程1 init();//语句1 inited=true;//语句2 //线程2 while(inited){ work();//语句3 }
1、可确保语句1和语句2的执行顺序。
2、可确保执行语句2后,线程2可立即获取到最新的修改,从而执行语句3。