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分类: Java

2016-06-29 07:41:53

java中volatile关键字的含义

在java线程并发处理中,有一个关键字volatile的使用目前存在很大的混淆,以为使用这个关键字,在进行多线程并发处理的时候就可以万事大吉。

Java语言是支持多线程的,为了解决线程并发的问题,在语言内部引入了 同步块 和 volatile 关键字机制。


synchronized 

同步块大家都比较熟悉,通过 synchronized 关键字来实现,所有加上synchronized 和 块语句,在多线程访问的时候,同一时刻只能有一个线程能够用

synchronized 修饰的方法 或者 代码块。


volatile

用volatile修饰的变量,线程在每次使用变量的时候,都会读取变量修改后的最的值。volatile很容易被误用,用来进行原子性操作。


下面看一个例子,我们实现一个计数器,每次线程启动的时候,会调用计数器inc方法,对计数器进行加一


执行环境——jdk版本:jdk1.6.0_31 ,内存 :3G   cpu:x86 2.4G


点击(此处)折叠或打开

  1. public class Counter {
  2.  
  3.     public static int count = 0;
  4.  
  5.     public static void inc() {
  6.  
  7.         //这里延迟1毫秒,使得结果明显
  8.         try {
  9.             Thread.sleep(1);
  10.         } catch (InterruptedException e) {
  11.         }
  12.  
  13.         count++;
  14.     }
  15.  
  16.     public static void main(String[] args) {
  17.  
  18.         //同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果
  19.  
  20.         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  21.             new Thread(new Runnable() {
  22.                 @Override
  23.                 public void run() {
  24.                     Counter.inc();
  25.                 }
  26.             }).start();
  27.         }
  28.  
  29.         //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
  30.         System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
  31.     }
  32. }
  33.     
  34. 运行结果:Counter.count=995
  35.     
  36. 实际运算结果每次可能都不一样,本机的结果为:运行结果:Counter.count=995,可以看出,在多线程的环境下,Counter.count并没有期望结果是1000
  37.     
  38. 很多人以为,这个是多线程并发问题,只需要在变量count之前加上volatile就可以避免这个问题,那我们在修改代码看看,看看结果是不是符合我们的期望
  39.     
  40. public class Counter {
  41.  
  42.     public volatile static int count = 0;
  43.  
  44.     public static void inc() {
  45.  
  46.         //这里延迟1毫秒,使得结果明显
  47.         try {
  48.             Thread.sleep(1);
  49.         } catch (InterruptedException e) {
  50.         }
  51.  
  52.         count++;
  53.     }
  54.  
  55.     public static void main(String[] args) {
  56.  
  57.         //同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果
  58.  
  59.         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  60.             new Thread(new Runnable() {
  61.                 @Override
  62.                 public void run() {
  63.                     Counter.inc();
  64.                 }
  65.             }).start();
  66.         }
  67.  
  68.         //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
  69.         System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
  70.     }
  71. }

点击(此处)折叠或打开

  1. public class Counter {
  2.  
  3.     public static int count = 0;
  4.  
  5.     public static void inc() {
  6.  
  7.         //这里延迟1毫秒,使得结果明显
  8.         try {
  9.             Thread.sleep(1);
  10.         } catch (InterruptedException e) {
  11.         }
  12.  
  13.         count++;
  14.     }
  15.  
  16.     public static void main(String[] args) {
  17.  
  18.         //同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果
  19.  
  20.         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  21.             new Thread(new Runnable() {
  22.                 @Override
  23.                 public void run() {
  24.                     Counter.inc();
  25.                 }
  26.             }).start();
  27.         }
  28.  
  29.         //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
  30.         System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
  31.     }
  32. }
  33.     
  34. 运行结果:Counter.count=995
  35.     
  36. 实际运算结果每次可能都不一样,本机的结果为:运行结果:Counter.count=995,可以看出,在多线程的环境下,Counter.count并没有期望结果是1000
  37.     
  38. 很多人以为,这个是多线程并发问题,只需要在变量count之前加上volatile就可以避免这个问题,那我们在修改代码看看,看看结果是不是符合我们的期望
  39. public class Counter {
  40.  
  41.     public volatile static int count = 0;
  42.  
  43.     public static void inc() {
  44.  
  45.         //这里延迟1毫秒,使得结果明显
  46.         try {
  47.             Thread.sleep(1);
  48.         } catch (InterruptedException e) {
  49.         }
  50.  
  51.         count++;
  52.     }
  53.  
  54.     public static void main(String[] args) {
  55.  
  56.         //同时启动1000个线程,去进行i++计算,看看实际结果
  57.  
  58.         for (int i = 0; i < 1000; i++) {
  59.             new Thread(new Runnable() {
  60.                 @Override
  61.                 public void run() {
  62.                     Counter.inc();
  63.                 }
  64.             }).start();
  65.         }
  66.  
  67.         //这里每次运行的值都有可能不同,可能为1000
  68.         System.out.println("运行结果:Counter.count=" + Counter.count);
  69.     }
  70. }

运行结果:Counter.count=992

运行结果还是没有我们期望的1000,下面我们分析一下原因


在 java 垃圾回收整理一文中,描述了jvm运行时刻内存的分配。其中有一个内存区域是jvm虚拟机栈,每一个线程运行时都有一个线程栈,

线程栈保存了线程运行时候变量值信息。当线程访问某一个对象时候值的时候,首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值,然后把堆内存

变量的具体值load到线程本地内存中,建立一个变量副本,之后线程就不再和对象在堆内存变量值有任何关系,而是直接修改副本变量的值,

在修改完之后的某一个时刻(线程退出之前),自动把线程变量副本的值回写到对象在堆中变量。这样在堆中的对象的值就产生变化了。下面一幅图

描述这写交互

http://images.cnblogs.com/cnblogs_com/aigongsi/201204/201204011757234696.jpg



read and load 从主存复制变量到当前工作内存
use and assign  执行代码,改变共享变量值
store and write 用工作内存数据刷新主存相关内容

其中use and assign 可以多次出现

但是这一些操作并不是原子性,也就是 在read load之后,如果主内存count变量发生修改之后,线程工作内存中的值由于已经加载,不会产生对应的变化,所以计算出来的结果会和预期不一样

对于volatile修饰的变量,jvm虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的

例如假如线程1,线程2 在进行read,load 操作中,发现主内存中count的值都是5,那么都会加载这个最新的值

在线程1堆count进行修改之后,会write到主内存中,主内存中的count变量就会变为6

线程2由于已经进行read,load操作,在进行运算之后,也会更新主内存count的变量值为6

导致两个线程及时用volatile关键字修改之后,还是会存在并发的情况。

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