Java volatile关键字特性介绍

一句话概括:

关键字volatile的主要作用是使变量在多个线程间可见。

 

补充介绍:

了解过JVM工作原理的都应该知道,在多线程环境中,每个私有线程会拷贝公共堆栈上需要用到的变量数据,然后读取变量是从私有数据栈中读取的,这样可能造成读取的数据不是实时的,出现脏读情况。而用volatile修饰的公共变量则每次都强制从公共堆栈中取得变量的值,而不是从私有数据栈中读取。这样至少能保证每次读取到的共享数据是实时的。

关键字volatile主要使用场合是在多个线程中可以感知实例变量被更改了,并且可以获得最新的调用,也就是用多个线程读取共享变量时可以获得最新值的使用。

 

不支持原子性:

volatile关键字增加了实例变量在各个线程之间的可见性,但它最致命的缺点就是不支持原子性。

关键字volatile提示线程每次从共享内存中读取变量而不是从私有内存中读取,这样就保证了同步数据的可见性。但是这里需要注意的是:如果修改实例变量中的数据,比如i++,也就是i=i+1, 则这样的操作其实并不是一个原子操作,也就是非线程安全的。表达式i++的操作步骤分解如下:

1)从内存中取出i的值

2)计算i的值

3)将i的值写到内存中。

假如在第2步计算值的时候,另外一个线程也修改了i的值,那么这个时候就会出现脏读数据。所以说volatile本身并不处理数据的原子性,而是强制对数据的读写及时影响到主内存。

从Java加载变量的8个阶段来看volatile出现非线程安全的原因:

1)read和load阶段:从主内存复制变量到当前线程工作内存;

2)use和assign阶段:执行代码,改变共享变量值;

3)store和write阶段:用工作内存数据刷新主内存对应的变量的值。

对于volatile修饰的变量,JVM只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的,例如线程1和线程2在进行read和load的操作中,都从主内存加载最新的count变量,待他们read和load之后,如果此主内存的count变量再次发生变化就不会影响到线程1和2了,因为他们已经加载完毕了,这个时候就造成了私有内存和公共内存中的数据不一致,那么相应的最后计算的结果肯定也不一致,也就是出现了线程安全问题。

所以说,volatile关键字解决的是变量读时的可见性问题,但无法保证原子性。如何保证数据原子性呢,还是需要加入synchronized关键字的帮助。因此我们在设计代码的时候,如果有需要考虑原子性的问题,还是尽量用synchronized关键字去做同步,如果不需要考虑原子性,那么volatile修饰变量时一种简单高效的办法。

 

volatile和synchronized关键字比较:

1)关键字volatile是线程同步的轻量级实现,所以性能上肯定比synchronized要好。不过随着JDK的更新,synchronized关键字的效率得到了很大的提升,所以一般性的用synchronized关键字还是比较多的,性能也非常好。

2)volatile只能修饰变量,而synchronized关键字可以修饰方法,代码块等,功能更全,当然操作也更麻烦。

3)多线程访问volatile不会发生阻塞,而synchronized会阻塞。

4)volatile能保证数据的可见性,但不能保证原子性。而synchronized关键字既可以保证可见性又能保证原子性,因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步。

5)关键字synchronized可以保证在同一时刻,只有一个线程可以执行某一个方法或者某一段代码块。它包含两个特性:互斥性和可见性,同步synchronized不仅可以解决一个线程看到对象处于不一致的状态,它还可以保证进入同步方法或者同步代码块的每个线程,都看到由同一个锁保护之前的所有最新修改效果。

 

 

 

 

 

 

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