1 volatile是什么?
它是Java提供的一種輕量級的同步機制。與synchronized修飾方法,代碼塊不同,volatile只用來修飾變量。并且與synchronized,Lock等重量級鎖不同的是,volatile更輕量級,因為它不會引起線程上下文的切換和調(diào)度。
2 volatile作用
我們知道并發(fā)編程的三大特性:原子性,可見性,有序性。
原子性:
即一個或者多個操作作為一個整體,要么全部執(zhí)行,要么都不執(zhí)行,并且操作在執(zhí)行過程中不會被線程調(diào)度機制打斷;而這種操作一旦開始,就一直運行到結(jié)束,中間不會有任何上下文切換。
可見性:
可見性是指當(dāng)多個線程訪問同一個變量時,一個線程修改了這個變量的值,其他線程能夠立即看得到修改的值。
有序性:
為了提高程序的執(zhí)行效率,編譯器對編譯后的指令進行重排序,即代碼的編寫順序不一定就是代碼的執(zhí)行順序。
并發(fā)編程只有同時滿足這三大特性,才能保證程序正確的執(zhí)行,而volatile只保證了可見性和有序性,不保證原子性。
volatile的作用只有兩個:
2.1 保存內(nèi)存的可見性
2.2 禁止JVM內(nèi)存重排序(保證有序性)
在并發(fā)多線程情況下,為什么會有可見性問題?如果不做控制,為什么一個線程修改了共享變量的值,其他線程不能立即看到。這里就需要了解JMM(JAVA內(nèi)存模型,JAVA memory model)
由于JAVA共享變量是存儲在主內(nèi)存中,而JAVA線程是無法直接訪問主內(nèi)存數(shù)據(jù),只能把主內(nèi)存的數(shù)據(jù)拷貝一份副本,修改完本地內(nèi)存的數(shù)據(jù),再寫回主內(nèi)存,而此時另一個線程也把主內(nèi)存的數(shù)據(jù)拷貝到自己私有的本地內(nèi)存中,雖然線程1已經(jīng)修改了主內(nèi)存數(shù)據(jù),但線程2卻無法感知到,所以就出現(xiàn)了內(nèi)存可見性問題。
3 可見性實現(xiàn)原理:
當(dāng)一個共享變量聲明為volatile后,會有以下效果:
3.1 當(dāng)寫一個volatile變量時,JMM會把該線程對應(yīng)的本地內(nèi)存中的變量強制刷新到主內(nèi)存中去。
3.2 這個寫回操作會導(dǎo)致其他線程的緩存無效。
(volatile主要通過匯編lock前綴指令,它會鎖定當(dāng)前內(nèi)存區(qū)域的緩存行,并且立即將當(dāng)前緩存行數(shù)據(jù)寫入到主內(nèi)存中耗時非常短),回寫主內(nèi)存的時候會通過MESI協(xié)議使其他線程緩存了該變量的地址失效,從而導(dǎo)致其他線程需要去主內(nèi)存中重新讀取數(shù)據(jù)到工作線程中。)
有序性保證的原理:
它是通過插入內(nèi)存屏障,在內(nèi)存屏障前后禁止重排序優(yōu)化,以此實現(xiàn)有序性。
4 volatile應(yīng)用場景:
它可以保證可見性和有序性,但無法保證原子性,所以它的應(yīng)用場景不如synchronized廣泛,主要有兩個場景:一個是做狀態(tài)變量,二是做需要重新賦值的共享對象。
?狀態(tài)變量 這是在java項目中執(zhí)行的,如果去掉volatile修飾的話,那么就不會打印Thread1接受到了修改的值flag這句話。
但是如果放在安卓demo中,即使不用vloatile也能通知其他線程(沒搞明白為什么具體再實踐下嘗試下)。
5 vloatile與synchronized的區(qū)別:
volatile只能修飾變量,而后者可以修飾方法,語句塊。
vllatile不能保證原子性,而后者是可以保證原子性的。
都可以保證可見性,但原理不同,Volatile是對變量加了Lock,而后者使用monitorEnter和monitorExit?
volatile不會引起阻塞,而后者會。
在一些場景下使用volatile性能是要更好地。
6 volatile使用條件:
對變量的寫操作不依賴當(dāng)前值:比如i++操作,變量的寫操作依賴安全值,所以不能保證線程安全。
該變量沒有包含在具有其他變量的不變式中。比如i<value,即使i變量聲明為volatile,也不能保證線程安全,因為value可能在運行時候的判斷發(fā)生變化。