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volatile
先看個例子
class Test { // 定義一個全局變量 private boolean isRun = true; // 從主線程調用發起 public void process() { test(); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } stop(); } // 啟動一個子線程循環讀取isRun private void test() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while (isRun) { // 疑問,如果我這裡有一些列印的語句或者線程睡眠的語句,子線程在 // 主線程将isRun改為false的時候,就會跳出死循環,反之,如果循環體 // 内是空的,就算在主線程改了isRun的值,也無法及時跳出循環,why? // 當然,如果将isRun變量使用volatile修飾就沒有此問題 } } }).start(); } private void stop() { isRun = false; } }
有一點是一定的,就是子線程通路isRun的時候會拷貝一份放到自己的線程(工作記憶體)裡,這樣在讀寫的時候可能就不會和外面isRun的值實時是比對上的。是以就會出現意想不到的問題。
是以我們使用volatile修飾,這樣當有多線程同時通路一個變量時,都會自動同步一下。顯然這樣會帶來一定的性能損失,但是如果确實需要還是要這麼做的。
但是,有一個問題來了,使用volatile一定能就可解決多線程同步的問題了嗎?那我們看下面這個例子:
我們希望的結果是,最後一個執行完的線程應該是在2_000_000,但是隻要你實際測下就發現并不是這樣,因為volatile隻能保證可見性,但是隻要涉及多線程我們一定還聽說過原子性這個概念。什麼是可見性:class TestSynchronize { // 使用volatile修飾的變量 private volatile int x = 0; private void add() { x++; } public void test() { // 啟動第一個線程,進行100萬次自加 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i=0; i< 1_000_000; i++) { add(); } System.out.println("第一個線程x=" + x); } }).start(); // 啟動第二個線程,進行100萬次自加 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { for (int i=0; i< 1_000_000; i++) { add(); } System.out.println("第二個線程x=" + x); } }).start(); } }
可見性:對于多個線程都在通路的變量,當有個線程在修改的時候,它會保證會将修改的值更新到記憶體中,而不是隻在工作線程中修改,這樣當别的線程通路的時候也會去記憶體中取最新的值,這樣就能保證通路到的值是最新的。
那什麼又是原子性呢:原子性:就是一個操作或者多個操作要麼都執行,要麼都不執行,不會存在執行一半會被打斷。
在Java中,對基本資料類型變量的讀取和指派操作是原子性的。但是上述代碼中的
顯然不是原子操作,可以拆解為:x++;
int temp = x + 1; x = temp;
那麼這就為多線程操作帶來不确定性,
1、開始x初始值為0,
2、當線程A調用add()函數時,執行到
temp=x+1;
這一行時被中斷了,
3、此時切換到線程B的add()函數,線程B完整執行完兩行代碼後,x = 1了,
4、這個時候線程B又完整的執行了一遍add方法,那麼x=2了,
5、此時發生了線程切換,切換到A執行,A接着上次的執行的語句,temp = 1了,接下來執行
x = temp;
語句将1指派給了x。
可是本來x都被B線程加到2了,這下又回去了,經曆A和B線程一共三次add()操作,結果x的值隻是1。
這就解釋了上面那段代碼中,兩個線程分别加了100萬次後,結果最後一個執行完的線程列印的卻并不是200萬。原因就是add()裡面的操作并不是原子性的,而volatile隻能保證可見性,不能保證原子性
當然,僅針對上面的按理我們可以将
換一種類型聲明,比如使用int x = 0;
然後将AtomicInteger x = new AtomicInteger(0);
改成x++
x.incrementAndGet();
這樣也能保證原子性,確定多線程操作後資料是符合期望的。
除了針對基本資料類型的,還有對引用操作原子化的,AtomicReference<V>
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synchronized
當synchronized修飾一個方法時,那麼同一時間隻有一個線程可以通路此方法,如果有多個方法都被synchronized修飾的話,當一個線程通路了其中一個方法,别的線程就無法通路其他被synchronized修飾的方法。
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Java多線程程式設計(2)之線程同步 相當于有一個螢幕,當一個線程通路某個方法,其他線程想通路别的方法時,需要和同一個螢幕做确認,這麼做看起來不太合理,其實也是合理的,比如有兩方法都可能對同一個變量做操作,兩個線程能同時通路兩個方法,這樣資料還是會發生錯亂。
當然,我們就有兩個方法支援同步通路的場景的,隻要我們自己确認兩個方法不會存在資料上的錯亂,我們可以為每個方法指定自己的螢幕,在預設情況下是目前類的對象(this)。
- 我們分别為
Java多線程程式設計(2)之線程同步
和其他兩個方法指定了不同的monitor(螢幕),這樣當線程A通路上面兩個方法的時候,線程B想通路方法setName也是不受影響的:setName();
- 接下來我們看我們經常寫的另一個例子,單例模式:
Java多線程程式設計(2)之線程同步 class TestInstance { private TestInstance(){} private static TestInstance sInstance; public static TestInstance newInstance() { **// ② 這裡判空的目的?** if (sInstance == null) { **// ① 為什麼鎖加在這裡?** synchronized (TestInstance.class) { **// ③ 這裡判空的目的?** if (sInstance == null) { sInstance = new TestInstance(); } } } return sInstance; } }
我們來依次搞清楚上面的三個問題,
①鎖為什麼加在裡面而不是在方法上加鎖,因為加鎖後會帶來性能上的損失的,單例對象隻會建立一次,沒必要在執行個體已經有的時候擷取單例時還加鎖,對性能是浪費。
②第一個判空的目的就是在已經建立過執行個體之後的擷取操作,不用再經過synchronized判斷,這樣更快。
③最後一個判空就是防止多個線程都會調到建立執行個體的操作。