volatile是java語言的關(guān)鍵字,用來修飾可變變量(即該變量不能被final
修飾),且必須是至少類內(nèi)可見。所以它是可以修飾帶static
的變量。這我自己下定義。
它是被設(shè)計(jì)用來修飾被不同線程訪問和修改的變量。來自 百度百科
volatile提供了一個(gè)高效的同步機(jī)制,她在某些情況下可以代替synchronized實(shí)現(xiàn)更輕量和高效的同步機(jī)制,同時(shí)也更為脆弱,更難于掌控。被volatile修飾的變量具有內(nèi)存可見性,但不具有原子性。至于什么是可見性,前面已經(jīng)做過簡單介紹,接下來我們進(jìn)一步來看什么是可見性。
首先為什么會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存可見性問題呢? 想完全理解這個(gè)問題,請自行閱讀《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》吧!這里簡單說一下,
每個(gè)線程都有它自己的線程上下文,包括棧、棧指針、程序計(jì)數(shù)器、通用目的寄存器和條件碼。所有的運(yùn)行在一個(gè)進(jìn)程里的共享該進(jìn)程的整個(gè)虛擬地址空間。——來自《深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)》
下面這個(gè)說法可能并不嚴(yán)謹(jǐn),甚至是有誤,但對我們理解這個(gè)問題有幫忙。 如你所知,所有計(jì)算都發(fā)生CPU,然而它直接操作主存的效果比較遠(yuǎn),不如CPU的緩存區(qū),更遠(yuǎn)不如寄存器。其次,如上面所有的系統(tǒng)會(huì)為每個(gè)線程分配自己的線程上下文。在這兩個(gè)大提前下,可能簡化的理解為線程有自己的高速cache,即所有線程操作變量時(shí),都不會(huì)直接操作主存。當(dāng)發(fā)生cache miss時(shí),從主存拷貝到cache,這些都是你懂的啦。跟所有的cache一樣,都存在一致性的問題。
即是正常情況下什么時(shí)候發(fā)生cache沖刷回主存并不可控。 不正常情況下,退出臨界區(qū)時(shí)即刻強(qiáng)制更新主存。另一種情況,即我們要討論的volatile。被volatile修飾的變量比較特殊,表示直接操作主存,不需要通過cache。直接要用時(shí)直接從主存取(注意取出來還是會(huì)把值放在自己的上下文,這點(diǎn)后面需要用到),用完寫直接回主存。這就是內(nèi)存可見性。
之前整理synchronized的時(shí)候忘了講synchronized怎么實(shí)現(xiàn)同步的,在這里順便帶出來吧。 synchronized是通過臨界區(qū)實(shí)現(xiàn)同步的,臨界區(qū)的同步方式是同一個(gè)時(shí)間只有最多一個(gè)線程進(jìn)入臨界區(qū),也就是說只能保證原臨界區(qū)具有原子性。這是什么意思呢,先來看一下面例子吧。
void barfoo() { new Thread(() -> { for(int v=0; v<100; v++) bar(); }).start(); new Thread(() -> { for(int v=0; v<100; v++) foo(); }).start(); }}int v = 0;void bar() { final int t = v + 1; v++; try { TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(RandomUtils.nextInt(10)); } catch (InterruptedException e) { } if(t != v)System.out.執(zhí)行barfoo()
的結(jié)果打印了not match
。 synchronized只是通過線程在離開臨界區(qū)時(shí)會(huì)把線程上下文沖刷回主存,從而實(shí)現(xiàn)一致性,但對于變量v
而言不具備原子性,更無法保證能夠一致性。volatile可部分替代synchronized,也就是說在特定條件或者場景下可以替代synchronized。上面我們提到過volatile具有內(nèi)存可見性,但不具有原子性,而synchronized實(shí)際是上能夠實(shí)現(xiàn)原子性的。這一點(diǎn)是volatile做不到的,也是這種場景下volatile無法代替synchronized。 這一點(diǎn)就不舉例了,主要知道什么是原子性和非原子性即可自行實(shí)驗(yàn)了。如:a += b
就一個(gè)非原子性操作。
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