volaile关键字详解!

news2025/1/12 5:58:17

文章目录

    • 什么是volatile ?
    • volatile三大特性
    • volatile如何使用
      • volatile保证可见性
      • volatile不保证原子性
      • volatile禁止指令重排
    • volatile总结

什么是volatile ?

  • volatile是一个Java关键字
  • volatile是Java虚拟机提供的轻量级的同步机制

volatile三大特性

  • 保证可见性
  • 不保证原子性
  • 禁止指令重排

volatile如何使用

在学习如何使用volatile关键字之前我们需要对Java内存模型(JMM)有一定了解
不熟悉的小伙伴可以看这篇文章:Java内存模型(JMM)详解!
在学习JMM的时候我们提到JMM的三个问题,分别是原子性、可见性和有序性 ,而可见性和有序性是可以通过volatile关键字来解决的,这也验证我们volatile三大特性,保证可见性、不保证原子性、禁止指令重排其实就是保证有序性。

volatile保证可见性

public class JMMDemo {
    // 加 volatile 可以保证可见性
    private volatile static int num = 0;
    public static void main(String[] args) { 
        new Thread(()->{ 
            while (num == 0){
            }
        }).start();
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        num = 1;
        System.out.println(num);
    }
}

这段代码我们在主线程新建一个线程执行,我们在主线程将num的值由0改为1如果不加volatile 在学习JMM的时候我们知道主线程对num的修改 线程1是感知不道的。那么程序就会陷入死循环永远无法执行结束。

Volatile做了啥?

volatle保证不同线程对共享变量操作的可见性,也就是说一个线程修改了volatile修饰的变量,当修改写回主内存时,另外一个线程立即看到最新的值。

volatile如何保证可见性
线程对共享变量的副本做了修改,会立刻刷新最新值到主内存中。
线程对共享变量的副本做了修改,其他其他线程中对这个变量拷贝的副本会时效;
其他线程如果需要对这个共享变量进行读写,必须重新从主内存中加载。

聊一下MESI(缓存一致性协议)

当CPU写数据时,如果发现操作的变量是共享变量,即在其他CPU中也存在该变量的副本,会发出信号通知其他CPU将该变量的缓存行置为无效状态,因此当其他CPU需要读取这个变量时,发现自己缓存中缓存该变量的缓存行是无效的,那么它就会从内存重新读取。

通过嗅探发现数据是否失效

每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了,当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改,就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态,当处理器对这个数据进行修改操作的时候,会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存里。

嗅探的缺点

由于Volatile的MESI缓存一致性协议,需要不断的从主内存嗅探和cas不断循环,无效交互会导致总线带宽达到峰值。

所以不要大量使用Volatile,至于什么时候去使用Volatile什么时候使用锁,根据场景区分。

volatile不保证原子性

public class VDemo02 {
    // volatile 不保证原子性
    private volatile static int num = 0;
    public static void add(){
        num++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 1; i <= 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000 ; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount()>2){ 
            Thread.yield();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + num);
    }
}

这段代码我们常见20个线程每个线程对num执行1000次加1操作,理论上num结果应该为 2 万。运行会发现num的值小于2万。所以说volatile并不能保证原子性操作。

关于如何保证原子性可以使用synchronized、 lock、原子类。这里就不解释了。

volatile禁止指令重排

什么是指令重排?

为了提高性能,编译器和处理器常常会对既定的代码执行顺序进行指令重排序。

重排序的类型有哪些呢?源码到最终执行会经过哪些重排序呢?

图片

JMM对底层尽量减少约束,使其能够发挥自身优势。

因此,在执行程序时,为了提高性能,编译器和处理器常常会对指令进行重排序。

一般重排序可以分为如下三种:

  • 编译器优化的重排序。编译器在不改变单线程程序语义的前提下,可以重新安排语句的执行顺序;

  • 指令级并行的重排序。现代处理器采用了指令级并行技术来将多条指令重叠执行。如果不存在数据依赖性,处理器可以改变语句对应机器指令的执行顺序;

  • 内存系统的重排序。由于处理器使用缓存和读/写缓冲区,这使得加载和存储操作看上去可能是在乱序执行的。

as-if-serial

  • 不管怎么重排序,单线程下的执行结果不能被改变。

  • 编译器、runtime和处理器都必须遵守as-if-serial语义。

那Volatile是怎么保证不会被执行重排序的呢?

内存屏障

java编译器会在生成指令系列时在适当的位置会插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。

为了实现volatile的内存语义,JMM会限制特定类型的编译器和处理器重排序,JMM会针对编译器制定volatile重排序规则表:

图片

需要注意的是:volatile写是在前面和后面分别插入内存屏障,而volatile读操作是在后面插入两个内存屏障

图片

图片

上面的我提过重排序原则,为了提高处理速度,JVM会对代码进行编译优化,也就是指令重排序优化,并发编程下指令重排序会带来一些安全隐患:如指令重排序导致的多个线程操作之间的不可见性。

如果让程序员再去了解这些底层的实现以及具体规则,那么程序员的负担就太重了,严重影响了并发编程的效率。

从JDK5开始,提出了happens-before的概念,通过这个概念来阐述操作之间的内存可见性。

happens-before

如果一个操作执行的结果需要对另一个操作可见,那么这两个操作之间必须存在happens-before关系。

volatile域规则:对一个volatile域的写操作,happens-before于任意线程后续对这个volatile域的读。

如果现在我的变了flag变成了false,那么后面的那个操作,一定要知道我变了。

聊了这么多,我们要知道Volatile是没办法保证原子性的,一定要保证原子性,可以使用其他方法。
atile域规则:对一个volatile域的写操作,happens-before于任意线程后续对这个volatile域的读。`

如果现在我的变了flag变成了false,那么后面的那个操作,一定要知道我变了。

聊了这么多,我们要知道Volatile是没办法保证原子性的,一定要保证原子性,可以使用其他方法。

volatile总结

  • volatile修饰符适用于以下场景:某个属性被多个线程共享,其中有一个线程修改了此属性,其他线程可以立即得到修改后的值,比如booleanflag;或者作为触发器,实现轻量级同步。
  • volatile属性的读写操作都是无锁的,它不能替代synchronized,因为它没有提供原子性和互斥性。因为无锁,不需要花费时间在获取锁和释放锁_上,所以说它是低成本的。
  • volatile只能作用于属性,我们用volatile修饰属性,这样compilers就不会对这个属性做指令重排序。
  • volatile提供了可见性,任何一个线程对其的修改将立马对其他线程可见,volatile属性不会被线程缓存,始终从主 存中读取。
  • volatile提供了happens-before保证,对volatile变量v的写入happens-before所有其他线程后续对v的读操作。
  • volatile可以使得long和double的赋值是原子的。
  • volatile可以在单例双重检查中实现可见性和禁止指令重排序,从而保证安全性。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/145980.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

【服务器搭建个人网站】教程五:手把手教你怎样进行公安备案 快来学~

前言 购买一台服务器&#xff0c;再来个域名&#xff0c;搭建一个自己的个人博客网站&#xff0c;把一些教程、源码、想要分享的好玩的放到网站上&#xff0c;供小伙伴学习玩耍使用。我把这个过程记录下来&#xff0c;想要尝试的小伙伴&#xff0c;可以按照步骤&#xff0c;自己…

【Qt】将QtDesigner生成的.ui文件转化为.h头文件

【Qt】将QtDesigner生成的.ui文件转化为.h头文件1、背景2、实例3、附件1、背景 操作系统&#xff1a;windows10专业版。 Qt版本&#xff1a;qt-opensource-windows-x86-msvc2013_64-5.7.1.exe 博主的Qt安装目录&#xff1a;E:\E01_cppIDE\E01_qt\install 并将安装后的bin目录…

校园wifi网页认证登录入口

一、校园WIFI自助服务简介在我校校园网认证业务中&#xff0c;教职工校园通行证账号支持最大3个终端同时在线&#xff0c;如果超出最大在线数&#xff0c;最后上线的终端会把第一个上线的终端踢下线&#xff0c;导致终端经常掉线&#xff0c;需要重新登录才可上网。那么&#x…

【Linux】基础:基础IO

【Linux】基础&#xff1a;基础IO 摘要&#xff1a;本文基础IO的内容将从过往熟悉的C语言文件操作出发&#xff0c;引申指系统调用的文件操作&#xff0c;再进一步深化为对于进程管理的文件进行介绍&#xff0c;从而了解文件描述符的概念和管理方式&#xff0c;其中还会介绍其运…

2022 IoTDB Summit:京东刘刚《Apache IoTDB 在京东万物互联场景中的应用》

12 月 3 日、4日&#xff0c;2022 Apache IoTDB 物联网生态大会在线上圆满落幕。大会上发布 Apache IoTDB 的分布式 1.0 版本&#xff0c;并分享 Apache IoTDB 实现的数据管理技术与物联网场景实践案例&#xff0c;深入探讨了 Apache IoTDB 与物联网企业如何共建活跃生态&#…

基于JavaSpringMvc+mybatis实现学生信息管理系统

基于JavaSpringMvcmybatis实现学生信息管理系统 博主介绍&#xff1a;5年java开发经验&#xff0c;专注Java开发、定制、远程、文档编写指导等,csdn特邀作者、专注于Java技术领域 作者主页 超级帅帅吴 Java毕设项目精品实战案例《500套》 欢迎点赞 收藏 ⭐留言 文末获取源码联系…

IOS Theos Tweak 之 HelloWorld

一、目标 Theos是什么&#xff1f; 是一套跨平台的开发工具套件,不仅可以开发Ios&#xff0c;Mac、Windows和Linux也可以的哦&#xff0c;开源免费。 Tweak是什么&#xff1f; 可以理解成动态链接库&#xff0c;有搞过Windows下dll注入的同学应该可以秒懂了。Android的同学…

JavaWeb——redis_1/6

链接: day23_redis_代码&资料 提取码&#xff1a;ijyg 今日内容redis——数据库软件1. 概念2. 下载安装3. 命令操作1. redis的数据结构2. 字符串类型 string3. 哈希类型 hash4. 列表类型 list:可以添加一个元素到列表的头部&#xff08;左边&#xff09;或者尾部&#xff0…

硬件工程师成长之路(0)----认识元件

系列文章目录 1.元件基础 2.电路设计 3.PCB设计 4.元件焊接 5.板子调试 6.程序设计 7.算法学习 8.编写exe 9.检测标准 10.项目举例 11.职业规划 文章目录前言1、电阻①、贴片电阻②、金属膜电阻③、水泥电阻④、制动电阻⑤、电位器⑥、压敏电阻⑦、热敏电阻⑧、光敏电阻⑨、…

奇舞周刊478期:算法工程师深度解构 ChatGPT 技术

记得点击文章末尾的“ 阅读原文 ”查看哟~下面先一起看下本期周刊 摘要 吧~奇舞推荐■ ■ ■算法工程师深度解构 ChatGPT 技术本文用专业视野带你由浅入深了解 ChatGPT 技术全貌。它经历了什么训练过程&#xff1f;成功关键技术是什么&#xff1f;将如何带动行业的变革&#xf…

Spark学习(8)-SparkSQL的运行流程,Spark On Hive

1. SparkSQL的运行流程 1.1 SparkRDD的执行流程回顾 1.2 SparkSQL的自动优化 RDD的运行会完全按照开发者的代码执行&#xff0c; 如果开发者水平有限&#xff0c;RDD的执行效率也会受到影响。而SparkSQL会对写完的代码&#xff0c;执行“自动优化”&#xff0c; 以提升代码运…

In-Context Learning玩法大全

卷友们好&#xff0c;我是rumor。虽然ChatGPT在大众眼里的热度可能已经过去了&#xff0c;但它prompt出了我的焦虑&#xff0c;于是最近一直在补大模型相关的工作。比起小模型&#xff0c;大模型有一个很重要的涌现能力&#xff08;Emergent ability&#xff09;就是In-Context…

CORS 跨域资源共享 与 JSONP

CORS 1、接口的跨域问题 我们使用express编写的 GET 和 POST接口&#xff0c;存在一个很严重的问题&#xff1a;不支持跨域请求。 解决接口跨域问题的方案主要有两种&#xff1a; CORS&#xff08;主流的解决方案&#xff0c;推荐使用&#xff09;JSONP&#xff08;有缺陷的…

excel查重技巧:如何用组合函数快速统计重复数据(下)

数据源照旧&#xff0c;如下图所示&#xff0c;要求统计出不重复的客户数&#xff1a;在上期我们掌握了破解公式的方法后&#xff0c;今天我们再来看看计算不重复数据个数的第二个公式套路。套路2&#xff1a;COUNT和MATCH的组合这个公式的难度就稍微有点大了&#xff0c;一起看…

Word控件Spire.Doc 【Table】教程(3):如何在C#、VB.NET中设置Word表格样式

Spire.Doc for .NET是一款专门对 Word 文档进行操作的 .NET 类库。在于帮助开发人员无需安装 Microsoft Word情况下&#xff0c;轻松快捷高效地创建、编辑、转换和打印 Microsoft Word 文档。拥有近10年专业开发经验Spire系列办公文档开发工具&#xff0c;专注于创建、编辑、转…

聊聊帮助别人这件事--爱摸鱼的美工(12)

年近了&#xff0c;上班途中依然匆忙 看女孩子们渐渐开始倒腾 做了新发型&#xff0c;做了美美的指甲 换上了新衣服&#xff0c;买了新包 电话里讨论着 去哪里过年&#xff0c;买什么年货 好像以前的我也这样 今年挣得少了&#xff0c;不想添新衣&#xff08;不能&#xff09; …

基于QWidget和QImage的水印添加实现

目录 1. 基于QWidget的屏幕阅读水印的添加 1.1 平铺 1.1.1 核心代码 1.1.2 构造函数中设置透明度和鼠标穿透 1.1.3 调用 1.1.4 效果展示 1.2 指定位置添加水印 1.2.1 核心代码 1.2.2 设置水印透明度和鼠标穿透 1.2.3 调用 1.2.4 效果展示 2、基于QImage的屏幕水印的…

QT 学习笔记(十四)

文章目录一、TCP/IP 通信过程简介1. Socket 通信2. Linux 下的 TCP/IP 通信过程3. QT 下的 TCP/IP 通信过程3.1 在 QT 中实现 TCP/IP 服务器端通信的流程3.2 客户端通信流程二、TCP/IP 通信过程操作实现1. 服务器端2. 客户端三、服务器端和客户端实现代码1. 主函数 main.c2. 服…

重装系统重新分区方法教程

对电脑进行系统重装以后&#xff0c;若是想电脑使用起来更稳定舒适&#xff0c;就要对电脑硬盘进行系统分区&#xff0c;但是许多用户都不知道怎样分区&#xff0c;今天小编就来为大家详细介绍一下重装系统重新分区方法教程。 工具/原料&#xff1a; 系统版本&#xff1a;win1…

11 个非常实用的 Python 和 Shell 拿来就用脚本实例!

我工作中用到的几个脚本&#xff0c;主要分为&#xff1a;Python和Shell两个部分。 Python 脚本部分实例&#xff1a;企业微信告警、FTP 客户端、SSH 客户端、Saltstack 客户端、vCenter 客户端、获取域名 ssl 证书过期时间、发送今天的天气预报以及未来的天气趋势图&#xff…