在java線程并發進行中,有一個關鍵字volatile的使用目前存在很大的混淆,以為使用這個關鍵字,在進行多線程并發處理的時候就可以萬事大吉。
Java語言是支援多線程的,為了解決線程并發的問題,在語言内部引入了 同步塊 和 volatile 關鍵字機制。
synchronized
同步塊大家都比較熟悉,通過 synchronized 關鍵字來實作,所有加上synchronized 和 塊語句,在多線程通路的時候,同一時刻隻能有一個線程能夠用
synchronized 修飾的方法 或者 代碼塊。
volatile
用volatile修飾的變量,線程在每次使用變量的時候,都會讀取變量修改後的最的值。volatile很容易被誤用,用來進行原子性操作。
下面看一個例子,我們實作一個計數器,每次線程啟動的時候,會調用計數器inc方法,對計數器進行加一
執行環境——jdk版本:jdk1.6.0_31 ,記憶體 :3G cpu:x86 2.4G
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<code>public</code> <code>class</code> <code>Counter {</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>int</code> <code>count =</code><code>0</code><code>;</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>inc() {</code>
<code> </code><code>//這裡延遲1毫秒,使得結果明顯</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>1</code><code>);</code>
<code> </code><code>}</code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>count++;</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) {</code>
<code> </code><code>//同時啟動1000個線程,去進行i++計算,看看實際結果</code>
<code> </code><code>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>i =</code><code>0</code><code>; i <</code><code>1000</code><code>; i++) {</code>
<code> </code><code>new</code> <code>Thread(</code><code>new</code> <code>Runnable() {</code>
<code> </code><code>@Override</code>
<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>
<code> </code><code>Counter.inc();</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>}).start();</code>
<code> </code><code>//這裡每次運作的值都有可能不同,可能為1000</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"運作結果:Counter.count="</code> <code>+ Counter.count);</code>
<code>}</code>
<code>運作結果:Counter.count=</code><code>995</code>
<code>實際運算結果每次可能都不一樣,本機的結果為:運作結果:Counter.count=</code><code>995</code><code>,可以看出,在多線程的環境下,Counter.count并沒有期望結果是</code><code>1000</code>
<code>很多人以為,這個是多線程并發問題,隻需要在變量count之前加上</code><code>volatile</code><code>就可以避免這個問題,那我們在修改代碼看看,看看結果是不是符合我們的期望</code>
<code> </code><code>public</code> <code>volatile</code> <code>static</code> <code>int</code> <code>count =</code><code>0</code><code>;</code>
運作結果:Counter.count=992
運作結果還是沒有我們期望的1000,下面我們分析一下原因
在 java 垃圾回收整理一文中,描述了jvm運作時刻記憶體的配置設定。其中有一個記憶體區域是jvm虛拟機棧,每一個線程運作時都有一個線程棧,
線程棧儲存了線程運作時候變量值資訊。當線程通路某一個對象時候值的時候,首先通過對象的引用找到對應在堆記憶體的變量的值,然後把堆記憶體
變量的具體值load到線程本地記憶體中,建立一個變量副本,之後線程就不再和對象在堆記憶體變量值有任何關系,而是直接修改副本變量的值,
在修改完之後的某一個時刻(線程退出之前),自動把線程變量副本的值回寫到對象在堆中變量。這樣在堆中的對象的值就産生變化了。下面一幅圖
描述這寫互動
read and load 從主存複制變量到目前工作記憶體
use and assign 執行代碼,改變共享變量值
store and write 用工作記憶體資料重新整理主存相關内容
其中use and assign 可以多次出現
但是這一些操作并不是原子性,也就是 在read load之後,如果主記憶體count變量發生修改之後,線程工作記憶體中的值由于已經加載,不會産生對應的變化,是以計算出來的結果會和預期不一樣
對于volatile修飾的變量,jvm虛拟機隻是保證從主記憶體加載到線程工作記憶體的值是最新的
例如假如線程1,線程2 在進行read,load 操作中,發現主記憶體中count的值都是5,那麼都會加載這個最新的值
線上程1堆count進行修改之後,會write到主記憶體中,主記憶體中的count變量就會變為6
線程2由于已經進行read,load操作,在進行運算之後,也會更新主記憶體count的變量值為6
導緻兩個線程及時用volatile關鍵字修改之後,還是會存在并發的情況。