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Java中多線程與并發(fā)_volatile關(guān)鍵字的深入理解

更新時間：2020年12月14日 10:47:38 作者：shuPush

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中多線程與并發(fā)_volatile關(guān)鍵字的相關(guān)資料，文中通過示例代碼介紹的非常詳細，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、volatile關(guān)鍵字

volatile是JVM提供的一種輕量級的同步機制，特性：

1.保證內(nèi)存可見性

2.不保證原子性

3.防止指令重排序

二、JMM(Java Memory Model)

Java內(nèi)存模型中規(guī)定了所有的變量都存儲在主內(nèi)存中（如虛擬機物理內(nèi)存中的一部分），每條線程還有自己的工作內(nèi)存（如CPU中的高速緩存），線程的工作內(nèi)存中保存了該線程使用到的變量到主內(nèi)存的副本拷貝，線程對變量的所有操作（讀取、賦值）都必須在工作內(nèi)存中進行，而不能直接讀寫主內(nèi)存中的變量。不同線程之間無法直接訪問對方工作內(nèi)存中的變量，線程間變量值的傳遞均需要通過主內(nèi)存來完成，線程、主內(nèi)存和工作內(nèi)存的交互關(guān)系如下圖所示：

三、驗證

1.驗證volatile的可見性

1.1 假如 int num = 0； num變量之前根本沒有添加volatile關(guān)鍵字修飾,沒有可見性

1.2 添加了volatile，可以解決可見性問題

MyData類

class MyData {
 volatile int num = 0;

 public void addT060() {
 this.num = 60;
 }
}

內(nèi)存可見性驗證，其中兩個線程分別為AAA線程和main線程

 //volatile可以保證可見性，及時通知其它線程，主內(nèi)存的值已經(jīng)被修改
 @Test
 public void seeOkByVolatile() {
 MyData myData = new MyData();//資源類

 new Thread(() -> {
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in");
  //暫停一會線程
  try{
  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  }catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  }
  myData.addT060();
  System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t update num value: " + myData.num);
 },"AAA").start();

 //第2個線程是我們的main線程
 while (myData.num == 0) {
  //main線程就一直在這里等待循環(huán)，直到num值不再等于0.
 }
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t mission is over,main get num value: " + myData.num );
 }

對num變量加volatile修飾后結(jié)果

AAA come in
AAA update num value: 60
main 我能見到AAA線程對num修改的結(jié)果啦,main get num value: 60

Process finished with exit code 0

2.驗證volatile不保證原子性

2.1 原子性指的是什么意思？

不可分割，完整性，也即某個線程正在做某個具體任務(wù)時，中間不可以被加塞或者被分割。需要整體完整。要么同時成功，要么同時失敗。

2.2 volatile不保證原子性的案例演示

2.3 為什么不保證原子性？

2.4 如何保證原子性

加sync

使用我們juc下的AtomicInteger (底層實現(xiàn)CAS)

給MyData類加addPlusPlus()方法

class MyData {//MyData.java ===> MyData.class ===> JVM字節(jié)碼
 int num = 0;

 public void addT060() {
 this.num = 60;
 }

 //請注意，此時num前面是加了關(guān)鍵字修飾的,volatile不保證原子性
 public void addPlusPlus() {
 num++;
 }
}

2.2 volatile不保證原子性的案例演示

num++在多線程操作的情況下不保證原子性的

創(chuàng)建20個線程并行執(zhí)行num++操作2000次，多次測試，結(jié)果不為40000

public static void main(String[] args) {
 MyData myData = new MyData();

 for (int i = 1; i <= 20; i++ ) {

  new Thread(() -> {
  for (int j = 1; j <= 2000; j++) {
   myData.addPlusPlus();
  }

  },String.valueOf(i)).start();
 }

 //需要等待上面20個線程都全部計算完成后，再用main線程取得最終的結(jié)果值看是多少？
 while(Thread.activeCount() > 2) {
  Thread.yield();
 }

 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t finally num value:" + myData.num);
 }

結(jié)果：數(shù)值小于40000，出現(xiàn)寫值丟失的情況

main finally num value:38480

Process finished with exit code 0

2.3 為什么不保證原子性？

因為當(dāng)線程A對num++操作從自己的工作內(nèi)存刷新到主內(nèi)存時，還未通知到其他線程主內(nèi)存變量有更新的瞬間，其他線程對num變量的操作結(jié)果也對主內(nèi)存進行了刷新，從而導(dǎo)致了寫值丟失的情況

num++通過匯編指令分析，通過javap反編譯得到如下匯編指令

class com.slx.juc.MyData {
 volatile int num;

 com.slx.juc.MyData();
 Code:
 0: aload_0
 1: invokespecial #1   // Method java/lang/Object."<init>":()V
 4: aload_0
 5: iconst_0
 6: putfield #2   // Field num:I
 9: return

 public void addT060();
 Code:
 0: aload_0
 1: bipush 60
 3: putfield #2   // Field num:I
 6: return

 public void addPlusPlus();
 Code:
 0: aload_0
 1: dup
 2: getfield #2   // Field num:I
 5: iconst_1
 6: iadd
 7: putfield #2   // Field num:I
 10: return
}

可見num++被拆分成了3個步驟,簡稱：讀-改-寫

執(zhí)行g(shù)etfield拿到原始num；
執(zhí)行iadd進行加1操作；
執(zhí)行putfield寫把累加后的值寫回

2.4 如何保證原子性

加sync

使用我們juc下的AtomicInteger (底層實現(xiàn)CAS)

MyData類中添加原子類操作方法

 AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
 public void addMyAtomic() {
 atomicInteger.getAndIncrement();
 }

調(diào)用該方法打印結(jié)果

 public static void main(String[] args) {
 MyData myData = new MyData();

 for (int i = 1; i <= 20; i++ ) {

  new Thread(() -> {
  for (int j = 1; j <= 2000; j++) {
   myData.addMyAtomic();
  }

  },String.valueOf(i)).start();
 }

 //需要等待上面20個線程都全部計算完成后，再用main線程取得最終的結(jié)果值看是多少？
 while(Thread.activeCount() > 2) {
  Thread.yield();
 }

 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t AtomicInteger type ,finally num value:" + myData.atomicInteger);
 }

測試結(jié)果為40000，不會出現(xiàn)之前int類型的丟失值的情況

main AtomicInteger type ,finally num value:40000

Process finished with exit code 0

總結(jié)

到此這篇關(guān)于Java中多線程與并發(fā)_volatile關(guān)鍵字的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java多線程與并發(fā)_volatile關(guān)鍵字內(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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