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理解Java中volatile的语义

理解Java中volatile的语义

作者: 一点编程 | 来源:发表于2017-04-25 21:37 被阅读48次

    Java中的volatile变量大体上有3条语义,其中2条是针对volatile变量自身而言,另外1条说的是volatile变量对其它变量可见性的影响。

    首先我们来看volatile自身的语义:

    1,读volatile变量总是可以读到任何线程最近一次对该变量的写入。这意味着java编译器不会优化volatile变量的读写,每次对volatile变量的写入都会写入主内存,每次读取volatile变量也都会从主内存中读取而不会把该变量暂存在工作内存(寄存器)中。这就可以保证如下代码可以工作:

    private volatile boolean flag = false;

    //线程1一直执行如下循环等待flag变为true:

    while (flag == false) {

            doSomething();

    }

    //线程2在某个时刻执行执行:

    flag = true;

    也就是说线程2在某时刻设置flag的值为true后,线程1可以立即感知到。如果flag变量没有volatile修饰,则线程1在线程2设置flag为true后不一定能够感知到,这样可能导致线程1永远跳不出那个循环。

    2,对volatile变量的单个读或单个写操作都是原子操作。假如有如下代码在两个线程中同时执行:

    private volatile long count;

    //线程1

    count = 0x1234567890abcdef;

    //线程2

    count = 0x1111111122222222;

    由于这两个线程中执行的都是单个写操作,本条语义保证了其原子性,所以count最后的值只可能是0x1234567890abcdef或0x1111111122222222这两者之一,不可能出现诸如0x1234567822222222这样的非法值(如果count变量没有volatile修饰的话,则可能出现这种非法值)。同理,如果不保证读操作是原子性的,则读的时候可能读到非法值,即刚好读了4个字节,然后中间插入了对该变量的写入,然后再读剩下的4个字节。

    重要:这条语义只是说明单个读单个写是原子的,并不保证又读又写这种复合操作是原子的。比如 它并不会保证couter++是原子的,因为counter++需要2次访问内存,即首先从内存中读取该值,然后加1,然后把结果写入内存。所以即使是存在volatile修饰的counter变量我们也不能在多个线程中没有同步手段的保护下并发执行counter++。

    下面来看volatile变量对其它变量可见性的影响:

    3,其它线程在观察到线程A对volatile变量v的修改之时(后),也一定能够观察到线程A对源代码中位于变量v之前的其它变量的修改。文字表达可能有点抽象,看下面的代码:

    int a, b;

    volatile int c;

    //线程1执行:

    a = 1;

    b = 2;

    c = 3;


    //线程2执行

    if (c == 3) {

            //使用a和b

    }

    这段代码可以保证线程2的if条件为真时,也就是当c等于3时,a一定等于1, b一定等2。如果c不是volatile变量,则上述结论是不一定成立的。

    从编程的角度来说,理解上面这几条语义之后就可以写出正确使用volatile变量的代码了。

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