对于volatile关键字说明

た入场券 2024-02-18 11:18 36阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  一、volatile能保证内存可见性
 *  二、示例代码
 *  volatile不保证原子性
 *  总结

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## 一、volatile能保证内存可见性 ##

volatile修饰变量，能够保证"内存可见性"

## 二、示例代码 ##

> 下面代码实现的功能是: 当用户输入非0的值的时候，t1线程结束

import java.util.Scanner;
    
    public class test1 {
        
        static class Counter {
        
            public int flag = 0;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Counter counter = new Counter();
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                while (counter.flag == 0) {
        
                }
                System.out.println("t1线程结束!!!");
            });
            Thread t2 = new Thread((() -> {
        
                Scanner sc = new Scanner(System.in);
                System.out.println("请输入一个整数");
                counter.flag = sc.nextInt();
            }));
            
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

> 运行结果: 当用户输入非0值的时候，t1的线程并不会结束

![在这里插入图片描述][3142d06708a14ddf84bdeee9c4bffa88.png]

> 在Java中我们可以通过jconsole来查看线程状态，从而更好理解上面代码的运行: 打开你的JDK的bin目录，寻找jconsole.exe，选中本地进程，再选中你所写的进程即可

![在这里插入图片描述][b9fc186f1cf2489ca780ee068cf36f58.png]

> 当代码运行时，查看发现t1线程，t2线程开始运行

![在这里插入图片描述][2fb6a8c9d7864795949a0f3901f32ef7.png]

![在这里插入图片描述][e40246ca2207412bb529610e989add53.png]

> 当输入非零整数的时候，再次查看发现只有t1线程还在运行，t2线程已经结束

![在这里插入图片描述][791ee9fdf2194de8b255c673afda5f2e.png]

很显然上面的代码出现了Bug，没有出现我们想要的结果，而这个情况就叫做内存可见性问题

![在这里插入图片描述][295da6a8d9974d35a9cbc9a4b6f060da.png]

> 上面的代码执行分成两个步骤:  
> 1.load，把内存中的flag的值，读到寄存器中  
> 2.cmp，把寄存器中的值和0进行比较，根据比较结果，决定下一步代码的执行方向

上述的1和2的步骤是一个循环，一秒钟可以执行上百万次，并且load操作的速度远远大于cmp操作，所以在t2真正修改之前，反复load的值都是一样的，这个时候JVM就做出了一个违背祖宗的决定，不再进行load操作，判定flag的值就为0(这个操作是编译器的一种优化操作)，从而产生问题。

**内存可见性问题**是指**在多线程环境下，一个线程对共享变量的进行读取操作，在没有进行适当的处理时，另一个线程对该变量进行修改，此时读到的值，不一定是修改之后的值**。如果一个线程对内存中的一个共享变量进行了修改操作，这个修改应该对其他线程立即可见，换句话说，就是其他线程读取这个变量的值时，应该能读取到修改后的值，即最新的值。

这个问题的发生是因为在CPU执行指令的过程中，为了提高处理速度，会将主存中的数据复制一份到处理器的高速缓存中，当有多个线程需要操作同一个变量时，它们各自在自己的高速缓存中保留该变量的副本。当一个线程修改了变量的值，此时在它的高速缓存中的值是已经修改过的，但是其他线程并不知道这个变化，因为它们在自己的高速缓存中读取的还是原来的值。

> 这个时候就需要volatile这个关键字，告诉编译器这个变量是可变的，每一次读取都需要重新load，不要优化

import java.util.Scanner;
    
    public class test1 {
        
        static class Counter {
        
            volatile public int flag = 0;
        }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            Counter counter = new Counter();
            Thread t1 = new Thread(() -> {
        
                while (counter.flag == 0) {
        
                }
                System.out.println("t1线程结束!!!");
            });
            Thread t2 = new Thread((() -> {
        
                Scanner sc = new Scanner(System.in);
                System.out.println("请输入一个整数");
                counter.flag = sc.nextInt();
            }));
    
            t1.start();
            t2.start();
        }
    }

> 当输入非零整数的时候，再次查看发现t1线程，t2线程均已结束

![在这里插入图片描述][6ccbe5df643248cc93772ac656f0bc2b.png]

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## volatile不保证原子性 ##

> 原子性，是靠synchronized来保证的，不能使用volatile处理两个线程并发++的问题

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## 总结 ##

volatile关键字是Java中的一个关键字，用于修饰变量，它保证变量的可见性：当一个线程修改了一个volatile变量的值，新值对于其他线程来说是立即可见的。这样可以确保多个线程在操作同一个变量时，能够看到该变量的最新值，需要注意的是，volatile关键字不能保证原子性，也不能保证复合操作的原子性，如果需要保证原子性，可以使用synchronized关键字。

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