volatile关键字的特性及证明

volatile是java虚拟机提供的轻量级的同步机制

JMM（Java内存模型）是围绕着并发编程中原子性、可见性、有序性这三个特征来建立的

原子性：一个操作或多个操作要么全部执行完成且执行过程不被中断，要么就不执行。

可见性：当多个线程同时访问同一个变量时，一个线程修改了这个变量的值，其他线程能够立即看得到修改的值。

有序性：程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行。

 

volatile保证了可见性，有序性，不保证原子性

 

证明可见性的代码：

package concurrent;

import java.util.concurrent.TimeUnit;

/*
 * @description: volatile特性
 * @date 2019.04.22 20:48
 */
//数据类
class Mydata{

    volatile int num = 0;

    public void changeNum(){
        this.num = 100;
    }
}

public class VolatileDemo {

    public static void main(String[] args)  throws InterruptedException{
        Mydata mydata = new Mydata();
        new Thread(() -> {
            System.out.println("===="+Thread.currentThread().getName() +"线程启动===");
            //暂停3秒
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) {}
            //3秒后t1线程改变num的值
            mydata.changeNum();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"线程将num的值改为"+mydata.num);
        },"t1").start();

        //num的值不变就一直循环
        long begin = System.currentTimeMillis();
        while (mydata.num == 0){
            //num如果不被volatile修饰会一直循环
        }
        long cost = System.currentTimeMillis() - begin;
        System.out.printf(Thread.currentThread().getName()+"线程检测到num的值已经改变,cost{%d},证明了volatile的可见性",cost);
    }
}

运行结果为：

====t1线程启动===
t1线程将num的值改为100
main线程检测到num的值已经改变,cost{3001},证明了volatile的可见性

　　

证明不保证原子性的代码：

class Mydata{

    volatile int num = 0;

    public void changeNum(){
        this.num = 100;
    }

    public void numIncreOne(){
        this.num++;
    }
}

public class VolatileDemo {
    
    public static void main(String[] args)  throws InterruptedException{

        Mydata mydata = new Mydata();
        //开启10个线程每个线程调用1000次num++
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    mydata.numIncreOne();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        //输出num的值,如果volatile能保证原子性num将等于10000
        System.out.println(mydata.num);
        System.out.println(mydata.num ==10000?"volatile可以保证原子性":"volatile无法保证原子性");
    }
}

输出结果：

5856
volatile无法保证原子性

 

多线程环境中，线程交替执行，编译器会通过对指定进行重排序来进行优化。被volatile修饰的变量不会参与重排序，保证有序性。

证明有序性的代码：

    int num = 0;

    private boolean flag = false;
    
    private void reSort1(){
        num = 1;    //语句1
        flag = true; //语句2
    }

    private void reSort2(){
        if(flag){
            num++;
            System.out.println("num的值为"+num);
        }
    }

多线程情况下有可能先执行语句2，再执行语句1，从而导致num只自增1次，输出为1。