volatile修饰引用变量

小鱼儿 2021-09-07 12:08 342阅读 0赞

JMM可确保声明为volatile的字段，写入操作之后，其值对其他所有线程可见。对于volatile引用变量，虽然可以确保该引用本身将及时对其他线程可见，但对于引用对象的成员变量而言，情况并非如此。如果单独访问，不能保证对象中包含的数据将始终可见。

### 1、看一个例子： ###

public class VolatileTest {
    
        private static volatile Data data;
    
        public static void setData(int a, int b) {
            data = new Data(a, b);
        }
    
        private static class Data {
            private int a;
            private int b;
    
            public Data(int a, int b) {
                this.a = a;
                this.b = b;
            }
    
            public int getA() {
                return a;
            }
    
            public int getB() {
                return b;
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            for (int i = 0; i < 10000; i++) {
                final int ii = i;
                int a = i;
                int b = i;
                // writer
                Thread writerThread = new Thread(() -> {
                    setData(a, b);
                });
                // reader
                Thread readerThread = new Thread(() -> {
                    while (data == null) {
                    }
                    int x = data.getA();
                    int y = data.getB();
                    if (x != y) {
                        System.out.printf("readerThread2:a = %s, b = %s, i = %s%n", x, y,ii);
                    }
                });
    
                writerThread.start();
                readerThread.start();
                writerThread.join();
                readerThread.join();
            }
            System.out.println("finished");
        }
    }

执行后输出：

readerThread2:a = 93964, b = 93965, i = 93965

finished

说明：

虽然Data实例是volatile，单a和b的更新不具有原子性。如果需要多个变量的原子性，我们应该同步我们的代码。原因是因为读线程中获取变量a和b，和写线程之间没有happen-before关系。

解决方法：写入a、b的方法和获取a、b的方法进行同步。在Data类中增加两个方法，这两个方法用sychronized修饰，读写线程分别调用这两个方法

public synchronized void setValues(int a, int b) {
        this.a = a;
        try {
            TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        this.b = b;
    }
    
    public synchronized int[] getValues() {
        return new int[]{a, b};
    }

**注意**：对于多变量可见性问题、单变量复合操作问题，只能用“锁”的方式来解决。

### 2、”双缓冲+引用赋值“的方法： ###

上述示例很常见，在线业务系统中通常这么做：一个写线程异步更新某个对象，线上web线程实时的访问（读取）该对象。根据前面知识，这种场景下会出现数据争用，又由于是引用类型，所以使用volatile关键字是无法解决的。除了上面加锁的方式解决，通常采用“双缓冲+引用赋值”的方法来解决。

可以看到写线程中调用的setData方法每次都会创建一个新的对象实例，然后赋值给data引用，这种手法就叫“双缓冲”。在读线程中由于data是引用变量，并且和写线程之间没有happen-before关系，所以从data引用中获取各种属性的时候不是原子的操作，这样就会造成一次读取过程中，data所引用的数据不一致。

可以简单在读线程中，加一个临时引用的赋值，来解决这个问题，请看：

// reader
    Thread readerThread = new Thread(() -> {
        Data myData = data;
        while (myData == null) {
            myData = data;
        }
        int x = myData.getA();
        int y = myData.getB();
        if (x != y) {
            System.out.printf("a = %s, b = %s, i=%s%n", x, y, ii);
        }
    });

说明：在读线程中首先使用临时变量myData来引用data变量的实例，接下来的操作都是对myData变量的操作，因为：

*  变量的赋值jvm会保证原子性；
 *  写线程使用了双缓冲的方式来改变data变量的引用，即使data引用被改变了也没关系，因为myData变量依然会引用之前的实例；

所以，经过这样处理后，读线程中使用到的Data实例数据是一致的。

### 3、原子引用： ###

参考：

[https://www.logicbig.com/tutorials/core-java-tutorial/java-multi-threading/volatile-ref-object.html][https_www.logicbig.com_tutorials_core-java-tutorial_java-multi-threading_volatile-ref-object.html]

[https://blog.csdn.net/u010454030/article/details/80800098][https_blog.csdn.net_u010454030_article_details_80800098]

[https_www.logicbig.com_tutorials_core-java-tutorial_java-multi-threading_volatile-ref-object.html]: https://www.logicbig.com/tutorials/core-java-tutorial/java-multi-threading/volatile-ref-object.html
[https_blog.csdn.net_u010454030_article_details_80800098]: https://blog.csdn.net/u010454030/article/details/80800098