线程入门（五）---关键字volatile

电玩女神 2022-12-01 03:53 194阅读 0赞

## volatile的作用 ##

1、**保证线程可见性**  
\-MESI  
\-缓存一致性协议  
2、**禁止指令重排序**  
\-DCL单例  
\-Double Check Lock  
\-Mgr06.java

## 一、线程可见性 ##

线程本身并不直接与主内存进行数据的交互，而是通过线程的工作内存来完成相应的操作。这也是导致线程间数据不可见的本质原因。

对volatile变量的写操作与普通变量的主要区别有两点：

1、修改volatile变量时会强制将修改后的值刷新的主内存中。

2、修改volatile变量后会导致其他线程工作内存中对应的变量值失效。因此，再读取该变量值的时候就需要重新从读取主内存中的值。

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我们用代码写个例子来看看volatile的作用：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

上面的代码按照逻辑上应该是没有问题的，先是启动线程t1，输出“m start… ”，然后main函数中线程sleep1秒后把t.running 设置为false,此时应当输出"m end！"。我们看一下输出结果：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]  
程序一直在运行，一直都没有结束，也没有输出"m end!”。  
我们加上volatile关键字试试：

import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    public class VolatileDemo1 {
        
            volatile boolean running=true;
            void m(){
        
                System.out.println("m start...");
                while(running) {
        
    
                }
                System.out.println("m end! ");
            }
    
        public static void main(String[] args) {
        
            VolatileDemo1 t=new VolatileDemo1();
    
            new Thread(t::m ,"t1").start();
    
            try {
        
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            t.running=false;
        }
    }

输出结果：  
![在这里插入图片描述][202008252001461.png_pic_center]

停了一秒后便输出"m end!"，看来volatiel还是有作用的~~~~~~~

我们来分析一下为什么？？？

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

每一个线程都有一份自己的本地内存，所有线程共用一份主内存。如果一个线程对主内存中的数据进行了修改，而此时另外一个线程不知道是否已经发生了修改，就说此时是不可见的。

在上面的没有用volatie的代码中，mian线程的running改了，主内存的数据也改了，可是t1线程的runnig不知道还没有知道发生了改变，所以t1的running还没有改变，running一直是true，所以程序一直不结束。

volatile关键字的作用很简单，就是一个线程在对主内存的某一份数据进行更改时，改完之后会立刻刷新到主内存。并且会强制让缓存了该变量的线程中的数据清空，必须从主内存重新读取最新数据。这样一来就保证了可见性。

所以后面使用了volatile，程序就可以正常输出"m end!"并结束。

## 二、禁止指令重排序 ##

我们用单例模式的双重校验来看一下Volatile的禁止指令重排序的作用。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

这样的代码一般运行是不会出错的，可是在高并发的时候（例如京东抢拍）有可能会出错。

> 双重校验的写法：第一次判断是否为null是为了拒绝掉当对象不为空的时候剩余的线程。里面加锁是为了当对象为null的时候，此时同时进来两个线程(A和B两个线程)，我们要保证只有一个线程才可以初始化对象，所以在这里面加上了锁，这样A拿到了锁进去初始化对象，然后进行返回，B再进去此时发现不为null，那么就不执行初始化的过程。这样就能保证上面的单例模式的正常运行，同时为系统也是节约了许多开销（避免每个线程进来加锁–懒汉式写法等。。）

我们来分析一段代码：  
INSTANCE = new VolatileDemo2();

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]  
我们首先要理解对象实例化的步骤：

1、分配内存空间。  
2、初始化对象。  
3、将内存空间的地址赋值给对应的引用。

以上是一般正常的步骤，如果在高并发的时候，有可能2和3 的顺序会颠倒，导致还没有初始化，就把默认值直接赋值了。如果发生这种情况，那么此时拿到的对象也只是一个引用，对于后面的业务操作可能存在错误的发生。

为了防止这种情况发生，我们要加上volatile关键字：

public class VolatileDemo2 {
        
            private static volatile VolatileDemo2 INSTANCE;
            private VolatileDemo2(){
        }
    
            public  static VolatileDemo2 getInstance(){
        
                if(INSTANCE == null){
        
                    synchronized (VolatileDemo2.class){
        
                        if(INSTANCE == null){
        
                            try {
        
                                Thread.sleep(1);
                            } catch (InterruptedException e) {
        
                                e.printStackTrace();
                            }
                            INSTANCE = new VolatileDemo2();
                        }
                    }
                }
                return INSTANCE;
            }
    
        public static void main(String[] args){
        
                for(int i=0;i<100;i++){
        
                    new Thread(()->{
        
                        System.out.println(VolatileDemo2.getInstance().hashCode());
                    }).start();
                }
        }
    }

输出结果也是一样的，只是保证在高并发时也不会出错。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

参考文章：[JAVA中volatile介绍][JAVA_volatile]  
[你应该要理解的java并发关键字volatile][java_volatile]

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221123/16856c4ac54d4447afaf2d4146ba5f21.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]: /images/20221123/8eaf587754af4d6583225d9d514b7bba.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2p1bnh1bmZz_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]: /images/20221123/365bf25f57fa4a87941c1403880c681f.png
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[JAVA_volatile]: https://www.jianshu.com/p/3a7c7a54ed0b
[java_volatile]: https://baijiahao.baidu.com/s?id=1647517428492944251&wfr=spider&for=pc