java 中的volatile關鍵字

更新時間：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關鍵字，volatile在多處理器開發(fā)中保證共享變量的“可見性”?？梢娦缘囊馑际钱斠粋€線程修改一個共享變量時，另一個一個線程立馬可以讀到這個修改的值。下面我們來看看文章的具體介紹內容吧

1.volatile實現(xiàn)可見性的原理是什么？

有volatile變量修飾的共享變量進行寫操作的時候匯編代碼會多出一個Lock前綴指令。

在該指令下，多核處理器會引發(fā)兩件事：

將當前處理器緩存行的數(shù)據(jù)寫回系統(tǒng)內存
這個寫回內存的操作會使在其他CPU里緩存了該內存地址的數(shù)據(jù)無效

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

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

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

MESI(Modified(已修改)、Exclusive(獨占)、Shared(共享)、Ivalidated(已失效))協(xié)議中，如果要修改一個共享數(shù)據(jù)，不能直接修改，要先向其他CPU廣播一個請求，把其他CPU cache中對應的數(shù)據(jù)狀態(tài)改為Invalidated；以后其他CPU在讀取標記為Invalidated的數(shù)據(jù)時，需要強制從內存中讀取數(shù)據(jù)。

2.演示volatile的可見性

public class VolatileDemo {
    static  int flag = 1;  // 定義一個共享變量
    public static void main(String[] args) {
        // 兩個線程，一個線程負責讀取flag的值，另一個線程負責修改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flag的值進行修改
                    System.out.println("對flag的值進行修改:"+ ++localflag);
                    flag = localflag;
                    //休眠一秒更好地觀察結果
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


    }
}

可以看到另一個線程并不能及時讀取到被修改的值。

共享變量用volatile修飾后：

public class VolatileDemo {
    static  volatile int flag = 1;
    public static void main(String[] args) {
        // 兩個線程，一個線程負責讀取flag的值，另一個線程負責修改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flag的值進行修改
                    System.out.println("對flag的值進行修改:"+ ++localflag);
                    flag = localflag;
                    //休眠一秒更好地觀察結果
                    try {
                        Thread.sleep(1000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();


    }
}