对volatile的理解--从JMM以及单例模式剖析

请谈谈你对volatile理解 1.volitale是Java虚拟机提供的一种轻量级的同步机制

三大特性1.1保证可见性 1.2不保证原子性 1.3禁止指令重排

首先保证可见性

1.1 可见性

概念:当多个线程访问同一个变量时,一个线程修改了这个变量的值,其他线程能够立即看到修改的值

package com.yuxue.juc.volatileTest; /** * 1验证volatile的可见性 * 1.1 如果int num = 0,number变量没有添加volatile关键字修饰 * 1.2 添加了volatile,可以解决可见性 */ class VolatileDemo1 { //自定义的类 public static class MyTest{ //类的内部成员变量num public int num = 0; //numTo60 方法,让num值为60 public void numTo60(){ num = 60; } } public static void main(String[] args) { MyTest myTest = new MyTest(); //第一个线程 new Thread(() -> { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t come in"); Thread.sleep(3000); myTest.numTo60(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t update value:" + myTest.num); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } ,"thread1").start();; //主线程判断num值 while (myTest.num == 0){ //如果myData的num一直为零,main线程一直在这里循环 } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t mission is over, num value is " + myTest.num); } }

如上代码是没有保证可见性的,可见性存在于JMM当中即java内存模型当中的,可见性主要是指当一个线程改变其内部的工作内存当中的变量后,其他线程是否可以观察到,因为不同的线程件无法访问对方的工作内存,线程间的通信(传值)必须通过主内存来完成,因为此处没有添加volatile指令,导致其中thread1对num值变量进行更改时,main线程无法感知到num值发生更改,导致在while处无限循环,读不到新的num值,会发生死循环

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此时修改类中代码为

/** * volatile可以保证可见性,及时通知其他线程,主物理内存的值已经被修改 */ public static class MyTest{ //类的内部成员变量num public volatile int num = 0; //numTo60 方法,让num值为60 public void numTo60(){ num = 60; } }

此时volatile就可以保证内存的可见性,此时运行代码就可以发现

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1.2 不保证原子性

原子性概念:不可分割、完整性,即某个线程正在做某个具体业务时,中间不可以被加塞或者被分割,需要整体完整,要么同时成功,要么同时失败

类代码为:

//自定义的类 public static class MyTest { //类的内部成员变量num public volatile int num = 0; public void numPlusPlus() { num++; } }

主方法为

public static void main(String[] args) { MyTest myTest = new MyTest(); /** * 10个线程创建出来,每个线程执行2000次num++操作 * 我们知道,在字节码及底层,i++被抽象为三个操作 * 即先取值,再自加,再赋值操作 */ for (int i = 1; i <= 10; i++) { new Thread(() -> { for (int j = 0; j < 2000; j++) { myTest.numPlusPlus(); } }, "Thread" + i).start(); } //这里规定线程数大于2,一般有GC线程以及main主线程 while (Thread.activeCount() > 2) { Thread.yield(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t finally num value is " + myTest.num); }

代码如上所示,如果volatile保证原子性,那么10个线程分别执行自加2000次操作,那么最终结果一定是20000,但是执行三次结果如下

//第一次 main finally num value is 19003 //第二次 main finally num value is 18694 //第三次 main finally num value is 19552

可以发现,我们num的值每次都不相同,且最后的值都没有达到20000,这是为什么呢?

为什么会出现这种情况?

首先,我们要考虑到这种情况,假如线程A执行到第11行即myTest.numPlusPlus();方法时

线程进入方法执行numPlusPlus方法后,num的值不管是多少,线程A将num的值首先初始化为0(假如主存中num的值为0),之后num的值自增为1,之后线程A挂起,线程B此时也将主存中的num值读到自己的工作内存中值为0,之后num的值自增1,之后线程B挂起,线程A继续运行将num的值写回主存,但是因为volatile关键字保证可见性,但是在很短的时间内,线程B也将num的值写回主存,此时num的值就少加了一次,所以最后总数基本上少于20000

如何解决

但是JUC有线程的原子类为AtomicInteger类,此时,将类代码更改为

public static class MyTest { //类的内部成员变量num public volatile int num = 0; AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger(); //numTo60 方法,让num值为60 public void numTo60() { num = 60; } public void numPlusPlus() { num++; } public void myAtomPlus(){ atomicInteger.getAndIncrement(); } }

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