在java線程並發處理中,有一個關鍵字volatile的使用目前存在很大的混淆,以為使用這個關鍵字,在進行多線程並發處理的時候就可以萬事大吉。
Java語言是支援多執行緒的,為了解決執行緒並發的問題,在語言內部引入了同步區塊和volatile 關鍵字機制。
synchronized
同步區塊大家都比較熟悉,透過synchronized 關鍵字來實現,所有加上synchronized 和區塊語句,在多執行緒訪問的時候,同一時刻只能有一個執行緒能夠用synchronized 修飾的方法或程式碼區塊。
volatile
用volatile修飾的變量,線程在每次使用變量的時候,都會讀取變量修改後的最的值。 volatile很容易被誤用,用來進行原子性操作。
下面看一個例子,我們實作一個計數器,每次執行緒啟動的時候,都會呼叫計數器inc方法,對計數器加一
執行環境――jdk版本:jdk1.6.0_31 ,記憶體:3G cpu:x86 2.4G
複製代碼代碼如下:
public class Counter {
public static int count = 0;
public static void inc() {
//這裡延遲1毫秒,讓結果明顯
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
count++;
}
public static void main(String[] args) {
//同時啟動1000個線程,去進行i++計算,看看實際結果
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter.inc();
}
}).start();
}
//這裡每次運行的值都有可能不同,可能為1000
System.out.println("運行結果:Counter.count=" + Counter.count);
}
}
運行結果:Counter.count=995
實際運算結果每次可能都不一樣,本機的結果為:運行結果:Counter.count=995,可以看出,在多執行緒的環境下,Counter.count並沒有期望結果是1000
很多人以為,這個是多執行緒並發問題,只需要在變數count之前加上volatile就可以避免這個問題,那我們在修改程式碼看看,看看結果是不是符合我們的期望
複製代碼代碼如下:
public class Counter {
public volatile static int count = 0;
public static void inc() {
//這裡延遲1毫秒,讓結果明顯
try {
Thread.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
}
count++;
}
public static void main(String[] args) {
//同時啟動1000個線程,去進行i++計算,看看實際結果
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
Counter.inc();
}
}).start();
}
//這裡每次運行的值都有可能不同,可能為1000
System.out.println("運行結果:Counter.count=" + Counter.count);
}
}
運行結果:Counter.count=992
運行結果還是沒有我們期望的1000,以下我們來分析原因
在java 垃圾回收整理一文中,描述了jvm運行時刻記憶體的分配。其中有一個記憶體區域是jvm虛擬機棧,每一個執行緒運行時都有一個線程棧,線程棧保存了執行緒運行時候變數值資訊。當線程訪問某一個物件時候值的時候,首先透過物件的引用找到對應在堆記憶體的變數的值,然後把堆記憶體變數的具體值load到線程本地記憶體中,建立一個變數副本,之後線程就不再和物件在堆記憶體變數值有任何關係,而是直接修改副本變數的值,在修改完之後的某一個時刻(執行緒退出之前),自動把執行緒變數副本的值回寫到物件在堆中變數。這樣在堆中的物件的值就產生變化了。下面一張圖
描述這寫交互
read and load 從主記憶體複製變數到目前工作內存
use and assign 執行程式碼,改變共享變數值
store and write 用工作記憶體資料刷新主存相關內容
其中use and assign 可以多次出現
但這一些操作並不是原子性,也就是在read load之後,如果主內存count變數發生修改之後,線程工作內存中的值由於已經加載,不會產生對應的變化,所以計算出來的結果會和預期不一樣
對於volatile修飾的變量,jvm虛擬機只是保證從主記憶體載入到執行緒工作記憶體的值是最新的
例如假如執行緒1,執行緒2 在進行read,load 操作中,發現主記憶體中count的值都是5,那麼都會載入這個最新的值
在線程1堆count進行修改之後,會write到主記憶體中,主記憶體中的count變數就會變成6
執行緒2由於已經進行read,load操作,在進行運算之後,也會更新主記憶體count的變數值為6
導致兩個線程及時用volatile關鍵字修改之後,還是會存在並發的情況。