volatile相关的知识点,在面试过程中,属于基础问题,是必须要掌握的知识点,如果回答不上来会严重扣分的哦。
volatile可以看成是synchronized的一种轻量级的实现,但volatile并不能完全代替synchronized,volatile有synchronized可见性的特性,但没有synchronized原子性的特性。
可见性即用volatile关键字修饰的成员变量表明该变量不存在工作线程的副本,线程每次直接都从主内存中读取,每次读取的都是最新的值,这也就保证了变量对其他线程的可见性。
另外,使用volatile还能确保变量不能被重排序,保证了有序性。
当一个变量定义为volatile之后,它将具备两种特性:
volatile与synchronized的区别:
当一条线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程可以说是可以立即得知的。Java内存模型规定了所有的变量都存储在主内存,每条线程还有自己的工作内存,线程的工作内存保存了该线程使用到的变量在主内存的副本拷贝,线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接读取主内存中的变量。
知识拓展: 内存可见性 :
通过上面Java内存模型的概述,我们会注意到这么一个问题,每个线程在获取锁之后会在自己的工作内存来操作共享变量,操作完成之后将工作内存中的副本回写到主内存,并且在其它线程从主内存将变量同步回自己的工作内存之前,共享变量的改变对其是不可见的。
即其他线程的本地内存中的变量已经是过时的,并不是更新后的值。volatile保证可见性的原理是在每次访问变量时都会进行一次刷新,因此每次访问都是主内存中最新的版本。所以volatile关键字的作用之一就是保证变量修改的实时可见性。
即,volatile的特殊规则就是:
所以,使用volatile变量能够保证:
也就是说,volatile关键字修饰的变量看到的是自己的最新值。线程1中对变量v的最新修改,对线程2是可见的。
volatile boolean isOK = false; //假设以下代码在线程A执行 A.init(); isOK=true; //假设以下代码在线程B执行 while(!isOK){ sleep(); } B.init();
A线程在初始化的时候,B线程处于睡眠状态,等待A线程完成初始化的时候才能够进行自己的初始化。这里的先后关系依赖于isOK这个变量。
如果没有volatile修饰isOK这个变量,那么isOK的赋值就可能出现在A.init()之前(指令重排序,Java虚拟机的一种优化措施),此时A没有初始化,而B的初始化就破坏了它们之前形成的那种依赖关系,可能就会出错。
知识拓展: 指令重排序 :
不同的指令间可能存在数据依赖。比如下面的语句:
int l = 3; // (1) int w = 4; // (2) int s = l * w; // (3)
面积的计算依赖于l与w两个变量的赋值指令。而l与w无依赖关系。
重排序会遵守两个规则:
虽然,(1)-happensbefore ->(2),(2)-happens before->(3),但是计算顺序(1)(2)(3)与(2)(1)(3)对于l、w、area变量的结果并无区别。编译器、Runtime在优化时可以根据情况重排序(1)与(2),而丝毫不影响程序的结果。
也可以这样理解,就是上面的2个条件需要保证操作是原子性操作,才能保证使用volatile关键字的程序在并发时能够正确执行。
第一个条件的限制使 volatile 变量不能用作线程安全计数器。虽然增量操作(i++)看上去类似一个单独操作,实际上它是一个由(读取-修改-写入)操作序列组成的组合操作,必须以原子方式执行,而 volatile 不能提供必须的原子特性。
实现正确的操作需要使 i 的值在操作期间保持不变,而 volatile 变量无法实现这点。
具体如下:
// 场景一:状态改变 /** * 双重检查(DCL) */ public class Sun { private static volatile Sun sunInstance; private Sun() { } public static Sun getSunInstance() { if (sunInstance == null) { synchronized (Sun.class) { if (sunInstance == null){ sunInstance = new Sun(); } } } return sunInstance; } } // 场景二:读多写少 public class VolatileTest { private volatile int value; //读操作,没有synchronized,提高性能 public int getValue() { return value; } //写操作,必须synchronized。因为x++不是原子操作 public synchronized int increment() { return value++; } }
答:
volatile关键字通过 “内存屏障” 的方式来防止指令被重排序,为了实现volatile的内存语义,编译器在生成字节码时,会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。大多数的处理器都支持内存屏障的指令。
对于编译器来说,发现一个最优布置来最小化插入屏障的总数几乎不可能,为此,Java内存模型采取保守策略。下面是基于保守策略的JMM内存屏障插入策略:
知识拓展: 内存屏障 :
内存屏障(Memory Barrier,或有时叫做内存栅栏,Memory Fence)是一种CPU指令,用于控制特定条件下的重排序和内存可见性问题。Java编译器也会根据内存屏障的规则禁止重排序。
内存屏障可以被分为以下几种类型:
原文链接:https://www.cnblogs.com/javazhiyin/p/13521567.html