volatile关键字与内存可见性
前言
首先,我们使用多线程的目的在于提高程序的效率,但是如果使用不当,不仅不能提高效率,反而会使程序的性能更低,因为多线程涉及到线程之间的调度、CPU上下文的切换以及包括线程的创建、销毁和同步等等,开销比单线程大,因此需谨慎使用多线程。
在jdk1.5以后,提供了一个强大的java.util.concurrent包,这个包中提供了大量的应用于线程的工具类。
下面开始介绍volatile关键字和内存可见性,虽然volatile是在jdk1.5之前就有的,但还是想放在这里讲一下。
举例说明
首先,我们先看一段小程序。
package com.ccfdod.juc; public class TestVolatile {
public static void main(String[] args) {
ThreadDemo td = new ThreadDemo();
new Thread(td).start(); while(true) {
if (td.isFlag()) {
System.out.println("--------------");
break;
}
}
}
} class ThreadDemo implements Runnable {
private boolean flag = false; @Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(200);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
flag = true;
System.out.println("flag = " + isFlag());
} public boolean isFlag() {
return flag;
} public void setFlag(boolean flag) {
this.flag = flag;
}
}
程序运行结果:
flag = true
并且程序不会停止。
按理来说,应该会在td线程修改flag值后,主线程会打印出“--------------”,但是为什么没有出现预期效果呢?下面来分析这段程序,涉及到内存可见性问题。
内存可见性问题
当程序运行时,JVM会为每一个执行任务的线程分配一个独立的缓存空间,用于提高效率。
不难理解,程序开始执行时,由于线程td修改flag操作之前,sleep了200ms,td线程和main线程获取到的flag都为false,但为什么td线程将flag改为true后,main线程没有打印出“--------------”呢?原因在于:while(true)是执行效率很高,使得main线程没有时间再次从主存中获取flag的值,因此程序在td线程将flag修改为true后,没有停止运行的原因。其实在while(true)后面稍微延迟一点(比如说,打印一句话),都会使main线程将主存中的flag=true读取。
产生这种情况的原因就在于,两个线程在操作共享数据时,对共享数据的操作是彼此不可见的。
那么为了不让这种问题出现,怎么解决呢?
一、使用synchronized同步锁
while(true) {
synchronized (td) {
if (td.isFlag()) {
System.out.println("--------------");
break;
}
}
}
使用synchronized同步锁能保证数据的及时更新。但是效率太低。
二、使用volatile关键字
当多个线程进行操作共享数据时,可以保证内存中的数据可见。底层原理:内存栅栏。使用volatile关键字修饰时,可理解为对数据的操作都在主存中进行。
private volatile boolean flag = false;
相较于synchronized是一种较为轻量级的同步策略。
注意:
- volatile不具备“互斥性”
- volatile不能保证变量的“原子性”
关于“原子性”的问题将在下一篇博客中讨论。
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