快捷導(dǎo)航

java 中的volatile關(guān)鍵字

更新時(shí)間：2021年12月12日 12:03:49 作者：bkpp976

這篇文章主要介紹了java 中的volatile關(guān)鍵字，volatile在多處理器開(kāi)發(fā)中保證共享變量的“可見(jiàn)性”?？梢?jiàn)性的意思是當(dāng)一個(gè)線程修改一個(gè)共享變量時(shí)，另一個(gè)一個(gè)線程立馬可以讀到這個(gè)修改的值。下面我們來(lái)看看文章的具體介紹內(nèi)容吧

1.volatile實(shí)現(xiàn)可見(jiàn)性的原理是什么？

有volatile變量修飾的共享變量進(jìn)行寫操作的時(shí)候匯編代碼會(huì)多出一個(gè)Lock前綴指令。

在該指令下，多核處理器會(huì)引發(fā)兩件事：

將當(dāng)前處理器緩存行的數(shù)據(jù)寫回系統(tǒng)內(nèi)存
這個(gè)寫回內(nèi)存的操作會(huì)使在其他CPU里緩存了該內(nèi)存地址的數(shù)據(jù)無(wú)效

這里需要簡(jiǎn)單了解CPU緩存一致性問(wèn)題：多核處理器環(huán)境下，每個(gè)CPU都有自己的緩存行，緩存了內(nèi)存中的數(shù)據(jù)，要維護(hù)多個(gè)CPU中緩存的數(shù)據(jù)一致性，就需要解決兩個(gè)問(wèn)題：

一是寫傳播（某個(gè)CPU里的cache數(shù)據(jù)更新時(shí)，需要傳播到其他CPU的cache中）；
二是事務(wù)的串行化執(zhí)行（在某個(gè)CPU里對(duì)數(shù)據(jù)的修改，在其他CPU中看起來(lái)順序是一樣的，也就是要引入近似[鎖]的概念，保證同一時(shí)刻只有一個(gè)CPU可以對(duì)數(shù)據(jù)做修改）；

寫傳播是通過(guò)[總線嗅探]完成的：通過(guò)總線把修改數(shù)據(jù)的事件廣播通知給其他所有的核心，每個(gè)CPU核心都會(huì)監(jiān)聽(tīng)總線上的廣播事件，并檢查是否有相同的數(shù)據(jù)在自己的Cache里面；而事務(wù)的串行化則通過(guò)[MESI協(xié)議]來(lái)完成。

MESI(Modified(已修改)、Exclusive(獨(dú)占)、Shared(共享)、Ivalidated(已失效))協(xié)議中，如果要修改一個(gè)共享數(shù)據(jù)，不能直接修改，要先向其他CPU廣播一個(gè)請(qǐng)求，把其他CPU cache中對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)狀態(tài)改為Invalidated；以后其他CPU在讀取標(biāo)記為Invalidated的數(shù)據(jù)時(shí)，需要強(qiáng)制從內(nèi)存中讀取數(shù)據(jù)。

2.演示volatile的可見(jiàn)性

public class VolatileDemo {
    static  int flag = 1;  // 定義一個(gè)共享變量
    public static void main(String[] args) {
        // 兩個(gè)線程，一個(gè)線程負(fù)責(zé)讀取flag的值，另一個(gè)線程負(fù)責(zé)修改flag的值
        new Thread(){
            int localflag = flag;
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    //flag被修改后就跟localflag不一樣了
                    if(localflag!=flag){
                        System.out.println("讀到了flag修改后的值："+ flag);
                        //把讀到的值賦值給本地變量
                        localflag = flag;
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread(){
            int localflag = flag;
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    //一直對(duì)flag的值進(jìn)行修改
                    System.out.println("對(duì)flag的值進(jìn)行修改:"+ ++localflag);
                    flag = localflag;
                    //休眠一秒更好地觀察結(jié)果
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


    }
}

可以看到另一個(gè)線程并不能及時(shí)讀取到被修改的值。

共享變量用volatile修飾后：

public class VolatileDemo {
    static  volatile int flag = 1;
    public static void main(String[] args) {
        // 兩個(gè)線程，一個(gè)線程負(fù)責(zé)讀取flag的值，另一個(gè)線程負(fù)責(zé)修改flag的值
        new Thread(){
            int localflag = flag;
            @Override
            public void run() {
                while(true){
                    //flag被修改后就跟localflag不一樣了
                    if(localflag!=flag){
                        System.out.println("讀到了flag修改后的值："+ flag);
                        //把讀到的值賦值給本地變量
                        localflag = flag;
                    }
                }
            }
        }.start();

        new Thread(){
            int localflag = flag;
            @Override
            public void run() {
                while (true){
                    //一直對(duì)flag的值進(jìn)行修改
                    System.out.println("對(duì)flag的值進(jìn)行修改:"+ ++localflag);
                    flag = localflag;
                    //休眠一秒更好地觀察結(jié)果
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


    }
}