我们都知道,现在不管是手机还是电脑,动不动就声称是多核的,多核就是多CPU的意思。因为一个CPU在同一时间其实只能处理一个任务,即使我们开了多个线程,对于CPU而言,它只能先处理这个线程中的一些任务,然后暂停下来转去处理另外一个线程中的任务,以此交替。而多CPU的话,则可以允许在同一时间处理多个任务,这样效率当然就更高了。
随着CPU读取速度越来越快,就不再是每次去从内存中读取数据,CPU厂商引入了高速缓存功能。内存里存储的数据,CPU高速缓存里也可以存一份,这样当频繁需要去访问某个数据时就不需要重复从内存中去获取了,CPU高速缓存里有,那么直接拿缓存中的数据即可,这样就可以大大提升CPU的工作效率。
场景举例:
有两个线程,分别通过两个CPU来执行程序,但它们是共享同一个内存的。现在CPU1从内存中读取数据A,并写入高速缓存,CPU2也从内存中读取数据A,并写入高速缓存。仅读取的情况下是没有问题的。
但是如果线程2修改了数据A的值,首先CPU2会更新高速缓存中A的值,然后再将它写回到内存当中。这个时候,线程1再访问数据A,CPU1发现高速缓存当中有A的值啊,那么直接返回缓存中的值不就行了。此时线程1和线程2访问同一个数据A,得到的值却不一样了。
而此时volatile就来出面解决这个问题了。
可见性
Java提供了volatile关键字来保证可见性。
当一个变量被声明成volatile之后,任何一个线程对它进行修改,都会让所有其他CPU高速缓存中的值过期,这样其他线程就必须去内存中重新获取最新的值,也就解决了可见性的问题。
而普通的共享变量不能保证可见性,因为普通共享变量被修改之后,什么时候被写入主存是不确定的,当其他线程去读取时,此时内存中可能还是原来的旧值,因此无法保证可见性。
示例:
public class VolatileCase {
private static boolean ready;
// private volatile static boolean ready;
private static int number;
private static class PrintThread extends Thread{
@Override
public void run() {
System.out.println("PrintThread is running.......");
while(!ready);//无限循环
System.out.println("number = "+number);
}
}
public static void main(String[] args) {
new PrintThread().start();
SleepTools.second(1);
number = 51;
ready = true;
SleepTools.second(5);
System.out.println("main is ended!");
}
}
该示例中,在使用valotile声明ready之前。开启子线程,在主线程改变ready值,但是while的无限循环不会停下来,子线程中得不到在主线程中被修改的值。加了volatile修饰后,主线程修改了之后,子线程使用就能立马获取到ready的真实值了,这就是valotile的可见性。
有序性
在Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。
原子性
volatile一般情况下不能代替sychronized,因为volatile不能保证操作的原子性。volatile可以修饰变量,用于多线程的访问,但是在多核的情况下,多线程并发还是存在问题。
原子性验证示例:
public class NotSafe {
private volatile long count =0;
public long getCount() {
return count;
}
public void setCount(long count) {
this.count = count;
}
//count进行累加
public void incCount(){
count++;
}
//线程
private static class Count extends Thread{
private NotSafe simplOper;
public Count(NotSafe simplOper) {
this.simplOper = simplOper;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<10000;i++){
simplOper.incCount();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
NotSafe simplOper = new NotSafe();
//启动两个线程
Count count1 = new Count(simplOper);
Count count2 = new Count(simplOper);
count1.start();
count2.start();
Thread.sleep(50);
System.out.println(simplOper.count);//20000?
}
}
用volatile对count修饰,两个线程同时对count累加,其结果却是每次基本都不一样。
那么总结来了
volatile关键字适用于什么样的场景了?适用于一写多读的场景,即只有一个线程来修改值,其他线程来读取值。而多个线程都会写,那么就得用上sychronized关键字了。
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