深入解析Java中volatile关键字的作用 分类: Java 2014-03-03 13:47 1441人阅读 评论(3) 收藏

今天使用到了volatile关键字,之前了解到这个关键字,但是不知道他的具体作用是什么,下面就来详细解释一下他的作用:

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(synchronized) 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新的值。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


package com.volatiles.demo;

public class VolatileTest {

	private int data = 0;
	
	public static void main(String[] args) throws Exception{
		
		final VolatileTest obj = new VolatileTest();
		//创建1000个线程对变量data进行加1操作
		for(int i=0;i<1000;i++){
			new Thread(){
				@Override
				public void run(){
					try{
						Thread.sleep(1);
						obj.data++;
					}catch(Exception e){
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}.start();
		}
		//打印结果
		System.out.println("data:"+obj.data);
		
	}

}
运行结果:data:995


实际运算结果每次可能都不一样,本机的结果为:运行结果:data:995,可以看出,在多线程的环境下,data并没有期望结果是1000 


很多人以为,这个是多线程并发问题,只需要在变量data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 :
运行结果:data: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


我们都知道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




描述这一过程:
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data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data的值都是5,那么都会加载这个最新的值
在线程1对data进行修改之后,会write到主内存中,主内存中的data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data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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