Java中volatile關(guān)鍵字的線程的可見性、有序性詳解
引言
在juc多線程并發(fā)編程中，常常需要關(guān)注線程的“可見性”與“有序性”。本文將詳細(xì)介紹這兩部分內(nèi)容，以及volatile關(guān)鍵字的使用。
閱讀本文前需要一些jvm運(yùn)行時(shí)內(nèi)存、進(jìn)程與線程、共享內(nèi)存、鎖等相關(guān)知識(shí)。
1、可見性
1.1 定義
當(dāng)一個(gè)對象在多個(gè)內(nèi)存中都存在副本時(shí)，如果一個(gè)內(nèi)存修改了共享變量，其它線程也應(yīng)該能夠看到被修改后的值。
1.2 解釋
解釋這句話，首先我們要知道，進(jìn)程是操作系統(tǒng)分配資源的最小單位，在每個(gè)進(jìn)程里，都包含有數(shù)據(jù)共享的區(qū)域（例如其中有成員變量、堆、靜態(tài)常量等，詳情查閱jvm運(yùn)行時(shí)內(nèi)存），并可能包含多個(gè)線程。 在jvm底層，每個(gè)線程想要操作某個(gè)共享變量時(shí)，不能夠直接操作共享區(qū)域的“主存”，而是要先把數(shù)據(jù)從主存讀到線程自己的高速緩存中，再進(jìn)行操作，再賦值回去。
“具體來說，當(dāng)一個(gè)線程要讀取某個(gè)變量的值時(shí)，它首先檢查自己的工作緩存中是否存在該變量的副本。 如果存在，則直接讀取副本的值； 如果不存在，則從主內(nèi)存中獲取該變量的最新值，并將其復(fù)制到自己的工作緩存中。 類似地，當(dāng)一個(gè)線程要修改某個(gè)變量的值時(shí)，它首先會(huì)在自己的工作緩存中修改副本，再根據(jù)一定的策略將變化同步回主內(nèi)存。”
那么可見性的概念相應(yīng)而來：多個(gè)線程都存了同一個(gè)對象副本，如果此時(shí)有一個(gè)內(nèi)存修改了共享變量，其他的線程應(yīng)該能夠“看到”，而不是傻b一樣仍舊拿著自己緩存里的值操作了。
1.3 實(shí)例說明
例如下面情況，如果main 線程對 run 變量的修改對于 t 線程不可見，導(dǎo)致了 t 線程無法停止：
其原因是t線程頻繁從主內(nèi)存中讀取 run 的值，JIT 編譯器會(huì)將 run 的值緩存至自己工作內(nèi)存中的高速緩存中， 減少對主存中 run 的訪問。 那么，當(dāng)主線程（也就是其他線程）把run變?yōu)閒alse，由于子線程t（當(dāng)前線程）仍然從高速緩存里讀的run，會(huì)認(rèn)為run并沒有改變，從而邏輯出現(xiàn)問題。
1.4 解決方法：volatile（易變關(guān)鍵字）
作用：volatile可以用來修飾成員變量和靜態(tài)成員變量，他可以避免線程從自己的工作緩存中查找變量的值，必須到主存中獲取它的值。（關(guān)鍵點(diǎn)）
然而volatile并不能保證原子性，例如不加鎖的多線程執(zhí)行函數(shù)，對成員變量i進(jìn)行i++ i--，最后得到的結(jié)果i不一定是不變的。 因?yàn)関olatile關(guān)鍵字，只能讓該線程在使用數(shù)據(jù)前強(qiáng)制從主存讀取，但讀取后是否發(fā)生改變是看不見的。如果有別的線程在該線程讀取后成功改變了共享內(nèi)存的值，還是會(huì)發(fā)生指令交錯(cuò)。
2、有序性
在多線程環(huán)境下，由于編譯器和處理器對指令進(jìn)行優(yōu)化和重排序，可能會(huì)導(dǎo)致操作的執(zhí)行順序發(fā)生改變，從而違反了代碼編寫的原始順序。
為了保證有序性，可以使用以下方法：
使用volatile關(guān)鍵字：對關(guān)鍵的共享變量使用volatile關(guān)鍵字進(jìn)行聲明，以確保對該變量的寫操作立即對其他線程可見。
使用synchronized關(guān)鍵字或Lock機(jī)制：通過使用同步塊或鎖來保護(hù)共享資源的讀寫操作，確保線程之間的有序訪問。
使用原子類：Java提供了一些原子類（如AtomicInteger、AtomicLong等）來進(jìn)行原子操作，這些原子類的方法能夠保證操作的原子性、可見性和有序性。
簡單來說volatile避免了指令重排，也就避免了多線程中可能產(chǎn)生的問題。
到此這篇關(guān)于Java中volatile關(guān)鍵字的線程的可見性、有序性詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)volatile的線程的可見性、有序性內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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