Carson帶你學Java:鮮為人知的關鍵字volatile


前言

  • Java中,Javavolatile關鍵字十分重要
  • 本文全面 & 詳細解析volatile關鍵字,希望你們會喜歡

目錄

示意圖

1. 定義

Java 中的1個關鍵字 / 修飾符


2. 作用

保證 被 volatile修飾的共享變量 的可見性 & 有序性,但不保證原子性


3. 具體描述

下面,我將詳細講解 volatile是如何保證 “共享變量 的可見性 & 有序性,但不保證原子性”的具體原理

儲備知識:原子性、可見性 & 有序性

示意圖

3.1 保證可見性

  • 具體描述
    volatile修飾的屬性保證每次讀取都能讀到最新的值

但不會 & 無法更新已經讀了的值

  • 原理
    線程A在工作內存中修改的共享屬性值會立即刷新到主存,線程B/C/D每次通過讀寫柵欄來達到類似于直接從主存中讀取屬性值
  1. 只是類似,網上有些說volatile修飾的變量讀寫直接在主存中操作,這種說法是不對的,只是表現出類似的行為
  2. 讀寫柵欄是一條CPU指令;插入一個讀寫柵欄 = 告訴CPU & 編譯器先于這個命令的必須先執行,后于這個命令的必須后執行(有序性)
  3. 讀寫柵欄另一個作用是強制更新一次不同CPU的緩存。例如,一個寫柵欄會 把這個柵欄前寫入的數據刷新到緩存,以此保證可見性

3.2 保證有序性

  • 具體描述
    當對volatile修飾的屬性進行讀/寫操作時,其前面的代碼必須已執行完成 & 結果對后續的操作可見

  • 原理
    重排序時,以volatile修飾屬性的讀/寫操作代碼行為分界線,讀/寫操作前面的代碼不許排序到后面,后面同理不許排序到前面。由此保證有序性

3.3 不保證原子性

  • 具體描述
    volatile修飾的屬性若在修改前已讀取了值,那么修改后,無法改變已經復制到工作內存的值

即無法阻止并發的情況

  • 原理
// 變量a 被volatile修飾 
volatile static int a=0;
a++;
// 包含了2步操作:1 = 讀取a、2= 執行a+1 & 將a+1結果賦值給a
// 設:線程A、B同時執行以下語句,線程A執行完第1步后被掛起、線程B執行了a++,那么主存中a的值為1
// 但線程A的工作內存中還是0,由于線程A之前已讀取了a的值 = 0,執行a++后再次將a的值刷新到主存 = 1
// 即 a++執行了2次,但2次都是從0變為1,故a的值最終為1

4. 應用場景

由于volatile保證可見性和有序性,被volatile修飾的共享屬性一般并發讀/寫沒有問題,可看做是一種輕量級的synchronized實現

關于synchronized的講解具體請看文章:Java:這是一份全面 & 詳細的 Synchronized關鍵字 學習指南

至此,關于Java中的volatile關鍵字講解完畢。


5. 總結

本文主要講解了Javavolatile關鍵字,其作用為 保證 “共享變量 的可見性 & 有序性,具體總結如下:

示意圖

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