【技术积累】Java里的volatile关键字到底能干嘛?

7.4 最害怕的一集 - volatile

7.4.1 最简单的一集 - volatile 语义 (难度 : ⭐)

读 -> 读一个 volatile 必须从 主内存读

写 -> 写一个 volatile 会把 本地内存 写到 主内存去

 

7.4.2 最好理解的一集 - volatile 保证了 可见性 ( 难度 : ⭐ )

public class VolatileSTest {

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       Data data = new Data();
       new Thread(() -> {
           while (true) {
               if (data.bool) {
                   System.out.println("溜了溜了,线程结束了喵!");
                   break;
              }
          }
      }).start();

       TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
       // 保证新线程后修改
       new Thread(() -> {
           data.bool = true;
      }).start();
  }
}
class Data {
  // boolean bool = false;
   // volatile boolean bool = false;
}

理解方法:

  • 如果去掉 volatile : 就会发现 死循环了

  • 如果不去掉 volatile : 就会发现 没死循环

 

自然就很好理解他的 可见性保证

7.4.3 最难复现的一集 - volatile 的 有序性保证 ( 难度 : ⭐⭐⭐⭐ )

为什么给四颗⭐, 因为首先,凭空想想不到,而且真要复现出重排序很难, 个人运行了几千次线程都出不来

class Number {
   int i = 1;
   volatile int v = 1;

   public void set() {
       i = 2;
       v = 2;
  }

   public void show() {
       if (v == 2) {
           System.out.println("t = " + i);
      }
  }
}

重排序

问题一

两个线程 :

一个调用 show , 一个线程调用 set

重复一遍 !!!! 两个线程: 一个调用 show , 一个线程调用 set

重复一遍 !!!! 两个线程: 一个调用 show , 一个线程调用 set

重复一遍 !!!! 两个线程: 一个调用 show , 一个线程调用 set

因为在单线程中 , 先调用set方法 ,再调用show方法, 因为 happens-before , 是不会允许重排序的

线程一: {
      i = 2;
      v = 2;
}
线程二: {
      if (v == 2) {
          System.out.println("t = " + i);
      }
}
在不使用 volatile 的情况下
明显,在单线程中 ,两个线程执行的方法体是没有相互依赖的
所以是可以重排序的,所以可以出现
线程一: {
v = 2
i = 2
}
线程二: {
// 先读取 i (即 先准备一下sout)
if(v == 2){
  把准备好的i输出
}
}

明显会出现
错误情况一: v = 2 , i = 1 导致 线程二输出 i = 1
错误情况二: v = 2 , i = 2 ,但是!!因为线程二可以准备好 i ,所以线程二输出 i = 1
都是错的
而使用 volatile 就可以避免这些情况

Q: 欸欸欸!凭什么show一定在set之后啊?就不能先show再set吗?

A: 😅干嘛?先show的话, 线程二没有输出呗,然后呢???有什么问题吗???

问题二

public class Singleton {
   private volatile static Singleton instance = null;
   public  static Singleton getInstance() {
       if(null == instance) {
           synchronized (Singleton.class) {
               if(null == instance) {
                   instance = new Singleton();
              }
          }
      }

       return instance;

  }
}

这个就不说了,

instancec 实例化过程:

分配内存空间
初始化对象
将对象指向刚分配的内存空间

变成

分配内存空间
将对象指向刚分配的内存空间
初始化对象

然后初始化之前又被别的线程获取到了 instance 异常, 就会出现null

 

7.4.4 最讨厌的一集 - 啥限制重排序啊 ( 难度: ⭐⭐⭐⭐⭐ )

还是先记一下结论再去理解叭 : 读后写前

读后写前 : volatile读后禁止一且读写重排序, volatile写前禁止一切重排序

理解:

首先要记住,都禁止重排序了, 怎么可能跟可见性有关呢 ?

一定是和 有序性相关。

class Number {
   int i = 1;
   volatile int v = 1;

   public void set() {
       i = 2;
       v = 2; // 写 voaltile值
  }

   public void show() {
       if (v == 2) { // 读 volatile值
           System.out.println("t = " + i);
      }
  }
}

首先,记住7.4.1

读 -> 读一个 volatile 必须从 主内存读

写 -> 写一个 volatile 会把 本地内存 写到 主内存去

然后:

先看看特例分析

看show方法: 如果重排序, 是不是会出现 7.4.3 中的 情况二的问题

下面是定性分析

\首先,volatile读写之间肯定要禁止重排序叭,重点不好理解的肯定是为什么 v读之后不可以普通读

对比一下:( 如果真的出现所谓 v读和后面的操作出现重排序会发生什么 )

① v读 -> 读

② v读 -> 写

③ 读 -> v读

④ 写 -> v读

① ③ 对比:

① : 读主内存,然后放到工作内存 -> 读工作内存

③ : 读工作内存 -> 读主内存,放到工作内存

有没有发现,①③普通读的工作内存来源不同?一个是之前的,一个是之后的

② ④ 对比:

② :读主内存,然后放到工作内存 -> 改变工作内存,然后刷盘到主内存

④ :改变工作内存,然后刷盘到主内存 -> 读主内存,然后放到工作内存

有没有发现,②④volatile读到的主内存来源不同?一个是之前的,一个是之后的

 

所以 读后不可以重排序

写前同理

 

7.4.5 最抽象的一集 - 内存屏障 ( 难度: 😅😅😅😅😅 )

写的前后有 StoreStore屏障, StoreLoad屏障

读的后面又 LoadStore屏障, LoadLoad屏障

真恶心,啥跟啥啊 ?

记忆规律: 屏障两个单词, 写是不是Store, 所以是 Store + (Store / Load屏障)

读是不是Load, 所以是 Load + (Store / Load屏障)

image-20230817010351391

😅😅😅😅😅算了吧, 要这么细是我不配了

配合 7.4.5 去理解噢,内存屏障我就是说得出来,但是就感觉稀里糊涂不知道什么玩意,就是感觉抽象,我是找不到文章能把这玩意讲的清清楚楚,看完就忘了属于是😅😅😅

 

7.4.6 最好笑的一级 - volatile干嘛的

无论是看关于volatile的视频还是文章,每次看完我都有种 “ 噢 ,牛逼 ,但是原神是由...(恼😡)” 的感觉,不是吗

其实吧,如果没有涉及到 多线程公共资源的修改,

volatile 就是FW

所以大多数情况,volatile 就是个FW(大概)

但是,涉及到多线程公共资源的修改,就不一样了!!! 见7.4.6

所以它干嘛用的?

两点: ① 保证可见性 ② 保证有序性

啊 ? 那前面什么最讨厌的一集?最难复现的一集干嘛的?

给你看看什么情况下volatile居然不是废物诶!原来读前写后是这样的哇!

 

7.4.7 最震惊的一集 - 真复现出来了 ( 重排序复现 )

public class OutOfOrderExecution {
   private static int i = 0, j = 0;
   private static int a = 0, b = 0;

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       int count = 0; // 计数
       while (true) {
           count++;
           i = 0;
           j = 0;
           a = 0;
           b = 0;
           Thread one = new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   a = 1;
                   i = b;
              }
          });
           Thread two = new Thread(new Runnable() {
               @Override
               public void run() {
                   b = 1;
                   j = a;
              }
          });
           two.start();
           one.start();
           one.join();
           two.join();
           String result = "第" + count + "次(   i= " + i + ", j= " + j + ")";
           if (i == 0 && j == 0) {
               System.out.println(result);
               break;
          } else {
               System.out.println(result);
          }
      }
  }
}

最后会出现一次 i = 0 j = 0的情况 ?!

posted @ 2023-08-17 18:40  自律即自由-  阅读(396)  评论(0编辑  收藏  举报