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并发编程之Java内存模型volatile的内存语义

java 搞代码 4年前 (2022-01-09) 20次浏览 已收录 0个评论
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1、volatile的特性

理解volatile特性的一个好办法是把对volatile变量的单个读/写,看成是使用同一个锁对单个读/写操作做了同步。

代码示例:

package com.lizba.p1;

/**
 * <p>
 *      volatile示例
 * </p>
 *
 * @Author: Liziba
 * @Date: 2021<b>本文来源gao@!dai!ma.com搞$$代^@码5网@</b>/6/9 21:34
 */
public class VolatileFeatureExample {

    /** 使用volatile声明64位的long型变量 */
    volatile long v1 = 0l;

    /**
     * 单个volatile写操作
     * @param l
     */
    public void set(long l) {
        v1 = l;
    }

    /**
     * 复合(多个)volatile读&写
     */
    public void getAndIncrement() {
        v1++;
    }

    /**
     * 单个volatile变量的读
     * @return
     */
    public long get() {
        return v1;
    }

}

假设有多个线程分别调用上面程序的3个方法,这个程序在语义上和下面程序等价。

package com.lizba.p1;

/**
 * <p>
 *      synchronized等价示例
 * </p>
 *
 * @Author: Liziba
 * @Date: 2021/6/9 21:46
 */
public class SynFeatureExample {

    /** 定义一个64位长度的普通变量 */
    long v1 = 0L;

    /**
     * 使用同步锁对v1变量进行写操作
     * @param l
     */
    public synchronized void set(long l) {
        v1 = l;
    }


    /**
     *  通过同步读和同步写方法对v1进行+1操作
     */
    public void getAndIncrement() {
        long temp = get();
        // v1加一
        temp += 1L;
        set(temp);
    }

    /**
     * 使用同步锁对v1进行读操作
     * @return
     */
    public synchronized long get() {
        return v1;
    }

}

如上两个程序所示,一个volatile变量的单个读\写操作,与一个普通变量的读\写操作都是使用同一个锁来同步,它们之间的执行效果相同。

上述代码总结:

锁的happens-before规则保证释放锁和获取锁的两个线程之间的内存可见性,这意味着对一个volatile变量的读,总能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入。
锁的语义决定了临界区代码的执行具有原子性。这意味着,即使是64位的long型和double型变量,只要它是volatile变量,对该变量的读/写就具有原子性。如果是多个volatile操作或类似于volatile++这种复合操作,这些操作整体上不具备原子性。

总结volatile特性:

  • 可见性。对一个volatile变量的读,总是能看到(任意线程)对这个volatile变量最后的写入。
  • 原子性。对任意volatile变量的读/写具有原子性,但类似volatile++这种复合操作不具有原子性。

2、volatile写-读建立的happens-before关系

  • 对于程序员来说,我们更加需要关注的是volatile对线程内存的可见性。

从JDK1.5(JSR-133)开始,volatile变量的写-读可以实现线程之间的通信。从内存语义的角度来说,volatile的写-读与锁的释放-获取有相同的内存效果。

  • volatile的写和锁的释放有相同的内存语义
  • volatile的读和锁的获取有相同的内存语义

代码示例:

package com.lizba.p1;

/**
 * <p>
 *
 * </p>
 *
 * @Author: Liziba
 * @Date: 2021/6/9 22:23
 */
public class VolatileExample {

    int a = 0;

    volatile boolean flag = false;

    public void writer() {
        a = 1;                              // 1
        flag = true;                        // 2
    }

    public void reader() {
        if (flag) {                         // 3
            int i = a;                      // 4
            System.out.println(i);
        }
    }
    
}


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