【JUC系列第一篇】-Volatile关键字及内存可见性

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【JUC系列第一篇】-Volatile关键字及内存可见性

毕来生 2019-01-02 19:56:10 浏览3649
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作者:毕来生
微信:878799579

  1. 什么是JUC?

JUC全称 java.util.concurrent 是在并发编程中很常用的实用工具类

2.Volatile关键字

1、如果一个变量被volatile关键字修饰,那么这个变量对所有线程都是可见的。
2、如果某条线程修改了被Volatile修饰的这个变量值,修改后的值对于其他线程来时是立即可见的。
3、并不是经过Volatile修饰过的变量在多线程下就是安全的
4、多线程间可以使用SynchronousQueue或者Exchanger进行数据之间传递

3.内存可见性

内存可见性(Memory Visibility)是指当某个线程正在使用对象状态 而另一个线程在同时修改该状态,需要确保当一个线程修改了对象 状态后,其他线程能够看到发生的状态变化。
可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时,我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值,有时甚至是根本不可能的事情。
原理同CAS原理相同,不懂的同学可以自行百度,附上一张CAS演示图供大家参考

在这里插入图片描述

4.实战举例

通过线程来修改变量count的值,使用Volatile关键字修饰和不使用Volatile修饰count变量结果对比。

首先我们来看一下通过内部类实现Runnable,变量使用Volatile关键字修饰演示以及结果

package org.bilaisheng.juc;

/**
 * @Author: bilaisheng
 * @Wechat: 878799579
 * @Date: 2019/1/1 16:29
 * @Todo: 通过内部类实现Runnable,变量使用Volatile关键字修饰演示
 * @Version : JDK11 , IDEA2018
 */
public class NoVolatileTest{

	public static void main(String[] args) {
		NoVolatileThread noVolatileThread = new NoVolatileThread();
		new Thread(noVolatileThread).start();

		while (true){
			if(noVolatileThread.isFlag()){
				System.out.println("flag 此时为true !");
				break;
			}
		}
	}
}

class NoVolatileThread implements Runnable{

	private boolean flag = false;
	
	@Override
	public void run() {
		try {
			Thread.sleep(500);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
        
		flag = true;

		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " flag = " + flag);
	}

	public boolean isFlag() {
		return flag;
	}

	public void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}
}

运行结果如下图所示:

在这里插入图片描述


接下来我们来看一下通过内部类实现Runnable,变量不使用Volatile关键字修饰演示以及结果

package org.bilaisheng.juc;

/**
 * @Author: bilaisheng
 * @Wechat: 878799579
 * @Date: 2019/1/1 16:53
 * @Todo: 通过内部类实现Runnable,变量使用Volatile关键字修饰演示
 * @Version : JDK11 , IDEA2018
 */
public class VolatileTest{

	public static void main(String[] args) {
		VolatileThread volatileThread = new VolatileThread();
		new Thread(volatileThread).start();

		while (true){
			// if的判断volatile保证当时确实正确,然后线程a可能处于休眠状态,
			// 线程b也判断不存在,b线程就new了一个。
			// 然后a线程wake up,据需执行new volatile获取最新值。
			if(volatileThread.isFlag()){
				System.out.println("flag 此时为true !");
				break;
			}
		}
	}
}

class VolatileThread implements Runnable{

	private volatile boolean flag = false;

	@Override
	public void run() {
		try {
			Thread.sleep(500);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		flag = true;

		System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " flag = " + flag);
	}

	public boolean isFlag() {
		return flag;
	}

	public void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}
}

运行结果如下图所示:
在这里插入图片描述

通过对比我们发现在通过Volatile修饰和不通过Volatile修饰的变量,输出结果竟然会有些偏差。到底是为什么呢?

我们逐步拆解上面代码执行步骤:

1、针对于不使用Volatile关键字修饰变量:

  • 步骤一:默认flag = false;
  • 步骤二main线程的缓存区域没有刷新 flag的值。所以flag 还是false。故没有输出<flag 此时为true !>
  • 步骤三:子线程输出 Thread-0 flag = true

2、针对于使用Volatile关键字修饰变量:

  • 步骤一:默认flag = false;
  • 步骤二:主线程看到flag是被Volatile关键字修饰的变量。则获取最新的flag变量值,此时flag = true。故输出<flag 此时为true !>
  • 步骤三:子线程输出 Thread-0 flag = true

  1. Volatile的优点

可见性:被Volatile修饰的变量可以马上刷新主内存中的值,保证其他线程在获取时可以获取最新值,所有线程看到该变量的值均相同。

轻量级的synchronized,高并发下保证变量的可见性。


6.Volatile的缺点

1、频繁刷新主内存中变量,可能会造成性能瓶颈

2、不具备操作的原子性,不适合在对该变量的写操作依赖于变量本身自己。例如i++,并不能通过volatile来保证原子性

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