深入volatile关键字

在Java多线程中,有一个特殊的关键字volatile,这个通常成为一个“轻量级锁”,下面我们就来深入的了解这个关键的作用和原理。

线程的内存备份

首先看一段代码:

    public class VolatileThread extends Thread {
        private  boolean isRuning=true;
        private void setRuning(boolean runing){
            this.isRuning=runing;
        }

        public void run(){
            System.out.println("进入Run方法");
            while (isRuning){

            }
            System.out.println("线程结束");
        }

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            VolatileThread volatileThread = new VolatileThread();
            volatileThread.start();
            Thread.sleep(3000);
            volatileThread.setRuning(false);
            System.out.println("runing设置成false,让线程停止");
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(volatileThread.isRuning);
        }
    }

在上面的代码并没有打印出“线程结束”的信息,因为我在主线程更改了isRuning 的值,并没有影响到线程中的数据。

产生这个的原因是因为JDK在创建线程的时候,都会从主内存中拷贝一份数据,所以线程的读取的变量的具有一定延迟

深入volatile关键字

使用volatile

对上面的代码进行修改,把isRuning变量使用volatile 关键字修饰,这样我们就能看到线程能够正常的停止了。下面我们总结下volatile的作用


  如果变量被volatile关键字修饰,  则当变量改变的时候强制线程从主内存中读取和写入变量

CPU的缓存怎么办

代码最终的是由CPU执行的,为了保证CPU的执行效率,在读取数据的时候,CPU是优先把数据缓存到自己的高速缓存中,高速缓存带来了效率上面的提高,也同样带来了数据一致性的问题。

深入volatile关键字

例如下面这一段简单的代码:


count++;

当程序运行的时候,count会被拷贝到CPU高速缓存中,知道执行结束才会重新刷到主内存中。

如果在多线程的环境中,就会出现数据不一致的问题。

解决这个问题的方法有两种:

  1. 在总线的位置加锁,一次只允许一个CPU访问内存。

  2. 使用缓存一致性协议,当CPU发现当前的变量是volatile变量,就会被告知通知其他CPU告诉该变量的缓存无效,这样CPU就会从内存中重新加载数据

volatile 不具备原子性

共享变量只是在读和写的时候具有原子性,但是复杂的count++运算不具备原子性。

public class AppTest {
    private volatile int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        AppTest app = new AppTest();

        for (int i = 0; i < 10000; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                for (int m = 0; m < 1000; m++) {
                    app.count();
                }
            });
            thread.start();
        }
        System.out.println(app.count);
        for (int i=0;i<10;i++){
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(app.count);
        }
    }

    private void count() {
        count++;
    }
}

打印结果:

9444777
9578523
9578523

看到最终结果不是10000000。

作者

付威

发布于

2018-11-25

更新于

2018-11-25

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