Java中Volatile关键字能保证原子性吗

 更新时间:2022年08月28日 15:27:03   作者:码农小宋​​​​​​​  
这篇文章主要介绍了Java中Volatile关键字能保证原子性吗,文章围绕主题展开详细的内容介绍,具有一定的参考价值,需要的小伙伴可以参考一下

volatile

volatile 是 Java 中的一个相对来说比较重要的关键字,主要就是用来修饰会被不同线程访问和修改的变量。

而这个变量只能保证两个特性,一个是保证有序性,另外一个则是保证可见性。

那么什么是有序性,什么又是可见性呢?

有序性

那么什么是有序性呢?

其实程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行,禁止进行指令重排序。

看似理所当然,其实并不是这样,指令重排序是JVM为了优化指令,提高程序运行效率,在不影响单线程程序执行结果的前提下,尽可能地提高并行度。

但是在​​多线程​​环境下,有些代码的顺序改变,有可能引发逻辑上的不正确。

而 volatile 就是因为有这个特性,所以才被大家熟知的。

volatile 又是如何保证有序性的呢?

有很多小伙伴就说,网上说的是 volatile 可以禁止指令指令重排序,这就保证了代码的程序会严格按照代码的先后顺序执行。这就保证了有序性。被 volatile 修饰的变量的操作,会严格按照代码顺序执行,就是说当代码执行到 volatile 修饰的变量时,其前面的代码一定执行完毕,后面的代码一定没有执行。

如果这时候,面试官不再继续深挖下去的话,那么恭喜你,可能这个问题已经回答完了,但是如果面试官继续往下深挖,为什么会禁止指令重排,什么又是指令重排呢?

在从源码到指令的执行,一般是分成了三种重排,如图所示:                             

我们接下来就得看看 volatile 是如何禁止指令重排的。

我们直接用代码来进行验证:

public class ReSortDemo {

int a = 0;
boolean flag = false;

public void mehtod1(){
a = 1;
flag = true;
}

public void method2(){
if(flag){
a = a +1;
System.out.println("最后的值: "+a);
}
}
}

如果有人看到这段代码,肯定会说,那这段代码出来的结果会是什么呢?

有些人说是 2,是的, 如果你只是单线程调用,那结果就是 2,但是如果是多线程调用的时候,最后的输出结果不一定是我们想象到的 2,这时就要把两个变量都设置为 volatile。

如果大家对单例模式了解比较多的话,肯定也是关注过这个 volatile,为什么呢?

大家看看如下代码:

class Singleton {
// 不是一个原子性操作
//private static Singleton instance;
//改进,Volatile 可以保持可见性,不能保证原子性,由于内存屏障,可以保证避免指令重排的现象产生!
private static volatile Singleton instance;

// 构造器私有化
private Singleton() {
}

// 提供一个静态的公有方法,加入双重检查代码,解决线程安全问题, 同时解决懒加载问题,同时保证了效率, 推荐使用
public static Singleton getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (Singleton.class) {
if (instance == null) {
instance = new Singleton();
}
}
}
return instance;
}
}

上面的单例模式大家熟悉么?

是的,这就是 **双重检查(DCL 懒汉式) **

有人会说,因为有指令重排序的存在,双端检索机制也也不一定是线程安全的呀,对呀,所以用到了 synchronized 关键字,让他变成了线程安全的了。

可见性

其实可见性就是,在多线程环境中,对共享变量的修改对于其他线程是否立即可见的问题。

那么他的可见性一般都会表现在什么地方呢?用在什么地方呢?

其实一般用这个变量,很多都是为了保证他的可见性,就比如定义的一个全局变量,在其中有个循环来判断这个变量的值,有一个线程修改了这个参数的时候,这个循环会停止,跳转到之后去执行。

我们来看看没有使用volatile修饰代码实现:

public class Test {

private static boolean flag = false;

public static void main(String[] args) throws Exception{
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程A开始执行:");
for (;;){
if (flag){
System.out.println("跳出循环");
break;
}
}
}
}).start();
Thread.sleep(100);

new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程B开始执行");
flag = true;
System.out.println("标识已经变更");
}
}).start();
}
}

结果大家肯定是可想而知,

运行结果肯定是:

线程A开始执行:
线程B开始执行
标识已经变更

确实,就是这样的。

如果我们用 volatile 呢,那么这个代码的执行结果就会不一样呢?

我们来试一下:

public class Test {

private static volatile boolean flag = false;

public static void main(String[] args) throws Exception{
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程A开始执行:");
for (;;){
if (flag){
System.out.println("跳出循环");
break;
}
}
}
}).start();
Thread.sleep(100);

new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程B开始执行");
flag = true;
System.out.println("标识已经变更");
}
}).start();
}

这样我们就能看到另外一个执行结果,在循环当中的输出语句是可以被执行的。

也就是说,在线程B 中,我们去修改这个被修饰的变量,那么最终,在线程A中,就能顺利读取到我们的数据信息了。

是否能够保证原子性

不能,我们来看一点代码,被volatile修饰的变量,

public class Test {

// volatile不保证原子性
// 原子性:保证数据一致性、完整性
volatile int number = 0;

public void addPlusPlus() {
number++;
}

public static void main(String[] args) {
Test volatileAtomDemo = new Test();
for (int j = 0; j < 20; j++) {
new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
volatileAtomDemo.addPlusPlus();
}
}, String.valueOf(j)).start();
}// 后台默认两个线程:一个是main线程,一个是gc线程
while (Thread.activeCount() > 2) {
Thread.yield();
}
// 如果volatile保证原子性的话,最终的结果应该是20000 // 但是每次程序执行结果都不等于20000
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +
" final number result = " + volatileAtomDemo.number);
}
}

如果能够保原子性,那么最终的结果应该是20000,但是每次的最终结果并不能保证就是20000,比如:

main final number result = 17114
main final number result = 20000
main final number result = 19317

三次执行,都是不同的结果,

为什么会出现这种呢?这就和number++有关系了

number++被拆分成3个指令

  • 执行GETFIELD拿到主内存中的原始值number
  • 执行IADD进行加1操作
  • 执行PUTFIELD把工作内存中的值写回主内存中

当多个线程并发执行PUTFIELD指令的时候,会出现写回主内存覆盖问题,所以才会导致最终结果不为 20000,所以 volatile 不能保证原子性。

到此这篇关于Java中Volatile关键字能保证原子性吗的文章就介绍到这了,更多相关Java Volatile关键内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

相关文章

  • redis分布式锁RedissonLock的实现细节解析

    redis分布式锁RedissonLock的实现细节解析

    这篇文章主要介绍了redis分布式锁RedissonLock的实现细节解析,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。如有错误或未考虑完全的地方,望不吝赐教
    2021-06-06
  • Java超详细分析抽象类和接口的使用

    Java超详细分析抽象类和接口的使用

    在类中没有包含足够的信息来描绘一个具体的对象,这样的类称为抽象类,接口是Java中最重要的概念之一,它可以被理解为一种特殊的类,不同的是接口的成员没有执行体,是由全局常量和公共的抽象方法所组成,本文给大家介绍Java抽象类和接口,感兴趣的朋友一起看看吧
    2022-04-04
  • Java中excel表数据的批量导入方法

    Java中excel表数据的批量导入方法

    这篇文章主要为大家详细介绍了Java中excel表数据的批量导入方法,文中示例代码介绍的非常详细,具有一定的参考价值,感兴趣的小伙伴们可以参考一下
    2018-05-05
  • JAVA 对数组进行初始化填充的方法示例

    JAVA 对数组进行初始化填充的方法示例

    这篇文章主要介绍了JAVA 对数组进行初始化填充的方法示例,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2019-09-09
  • SpringBoot集成canal实现示例解析

    SpringBoot集成canal实现示例解析

    这篇文章主要为大家介绍了springboot整合canal的示例实现解析,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多多进步,早日升职加薪
    2022-02-02
  • Mybatis-plus新版本分页失效PaginationInterceptor过时的问题

    Mybatis-plus新版本分页失效PaginationInterceptor过时的问题

    这篇文章主要介绍了Mybatis-plus新版本分页失效,PaginationInterceptor过时问题,本文给大家介绍的非常详细,对大家的学习或工作具有一定的参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2020-11-11
  • Springboot日志配置的实现示例

    Springboot日志配置的实现示例

    本文主要介绍了Springboot日志配置的实现示例,使用slf4j和logback的方式记录日志,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧
    2024-08-08
  • java使用IO流对数组排序实例讲解

    java使用IO流对数组排序实例讲解

    在本篇文章里小编给大家整理的是一篇关于java使用IO流对数组排序实例讲解内容,有兴趣的朋友们可以学习下。
    2021-02-02
  • 非常全面的IReport的使用教程

    非常全面的IReport的使用教程

    iReport 是为JasperReports Library和JasperReports Server设计的报表可视化设计器。本教程给大家详细介绍IReport的使用解析,感兴趣的朋友一起看看吧
    2021-10-10
  • Java Web基于Session的登录实现方法

    Java Web基于Session的登录实现方法

    这篇文章主要介绍了Java Web基于Session的登录实现方法,涉及Java针对session的操作及表单提交与验证技巧,具有一定参考借鉴价值,需要的朋友可以参考下
    2015-10-10

最新评论