【技术积累】Java里的volatile关键字到底能干嘛?
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
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)
😅😅😅😅😅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() {
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