volatile 关键字详解(上)

简介: 本文主要是讲解 volatile 关键字的使用,首概括它的三大特征,然后引入 JMM 模型,结尾我们解释了单例模式(懒汉模式)中为什么要用 volatile。

volatile 关键字特征


volatile 是 JVM 虚拟机提供的轻量级的同步机制


  • 保证可见性


  • 不保证原子性


  • 禁止指令重排序


JMM 内存模型概述


JMM 的概述如下


线程安全模型


JMM (Java 内存模型 Java Memory Model, 简称 JMM) 本身是一种抽象的概念并不真实存在,它是一组规则或者规范,通过这组规范定义了程序中各个变量(包括实例字段,静态字段和构成数组对象的元素)的访问方式。


JMM 关于同步的规定:


  • 线程解锁前,必须把共享变量的值刷会主内存


  • 线程加锁前,必须读取主内存的新的值到自己的工作内存


  • 加锁解锁是同一把锁


由于 JVM 运行程序的实现是线程,而每个线程创建时 JVM 都会为其创建一个工作内存(有些地方称为栈空间)工作内存是每个线程的私有的数据区域,而 Java 内存模型中规定的所有都存储在主内存,主内存是共享内存区域,所有线程都可以访问,但是线程对变量的操作(读取和赋值)必须在工作内存中进行,首先要将变量从主内存拷贝到自己的工作内存空间,然后对变量进行操作,操作完成后再将变量写回主内存,不能直接操作主内存的变量,各个线程中的工作内存中存储着主内存中的变量副本拷贝,因此不同的线程无法访问对方的工作内存,线程间的通讯(传值)必须通过主内存来完成,其下是简单的访问过程


image.png


JMM 模型中变量修改示意图(以多核心 CPU 操作 initFlag 变量为例子)


image.png


JMM 的三大特性


1、可见性


通过前面的 JMM 介绍中,我们知道


各个线程中对主内存中共享变量的操作都是各个线程格子拷贝到自己的工作内存区域中进行的操作后,然后回写到主内存中的。


这就是可能存在一个线程 AAA 修改了共享变量的 X 的值但是还未协会主内存时, 另外一个线程 BBB 又对主内存中的同一个变量 X进行操作,但此时 A新城工作内存中共享变量 X 对线程 B 来说并不可见。


这种工作内存与主内存同步延迟现象就造成了可见性问题。


class MyData {
    int number = 0;
    public void addTo60() {
        this.number = 60;
    }
}
public class VolatileDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyData myData = new MyData(); // 资源类
        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 进入");
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }
            myData.addTo60();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 更新");
        }, "AAA");
        // 第二个线程就是我们的 main 线程
        while (myData.number == 0) {
            // main 先蹭你就一直在这里等待循环,一直到 number 值不等于零
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 修改成 60 成功");
    }
}



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