volatile 变量使用条件--终于有人讲明白这两个条件了

声明

本文转自volatile 变量使用条件

参考网页

https://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html

使用volatile的条件

volatile 变量可以被看作是一种 “程度较轻的 synchronized”；与 synchronized 块相比，volatile 变量所需的编码较少，并且运行时开销也较少，但是它所能实现的功能也仅是 synchronized 的一部分。

只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁。要使 volatile 变量提供理想的线程安全，必须同时满足下面两个条件：

对变量的写操作不依赖于当前值。

该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

实际上，这些条件表明，可以被写入 volatile 变量的这些有效值独立于任何程序的状态，包括变量的当前状态。

对变量的写操作不依赖于当前值--啥意思？

就是如果变量a定义为volatile变量，做诸如

a++;

a = a + 2;

a = 6 * a;

a = a * a;

这些操作，在多线程场景下会出现共享变量不一致的情形。

原因就是volatile无法保证原子性。如果指令执行到中间被打断，就会出现共享变量不一致的情形。

例子

可以见

https://my.oschina.net/u/3866531/blog/1936097

其中的Test.java，int类型的变量inc被volatile修饰（inc为共享变量），但是多线程场景下inc的自增操作出现了问题。原因很简单，volatile保证不了操作的原子性。

进一步说明

这个条件的限制使 volatile 变量不能用作线程安全计数器。虽然增量操作（x++）看上去类似一个单独操作，实际上它是一个由读取－修改－写入操作序列组成的组合操作，必须以原子方式执行，而 volatile 不能提供必须的原子特性。实现正确的操作需要使 x 的值在操作期间保持不变，而 volatile 变量无法实现这点。（然而，如果将值调整为只从单个线程写入，那么可以忽略第一个条件。）

该变量没有包含在具有其他变量的不变式中--啥意思？

例子代码

@NotThreadSafe

public class NumberRange {

private int lower, upper;


public int getLower() {

return lower;

}


public int getUpper() {

return upper;

}


public void setLower(int value) {

            if (value > upper)

                throw new IllegalArgumentException(...);

            lower = value;

        }


public void setUpper(int value) {

            if (value < lower)

                throw new IllegalArgumentException(...);

            upper = value;

        }

}

代码解释

代码显示了一个非线程安全的数值范围类。它包含了一个不变式 —— 下界总是小于或等于上界。

这种方式限制了范围的状态变量，因此将 lower 和 upper 字段定义为 volatile 类型不能够充分实现类的线程安全；从而仍然需要使用同步。否则，如果凑巧两个线程在同一时间使用不一致的值执行 setLower 和 setUpper 的话，则会使范围处于不一致的状态。例如，如果初始状态是 (0, 5)，同一时间内，线程 A 调用 setLower(4) 并且线程 B 调用 setUpper(3)，显然这两个操作交叉存入的值是不符合条件的，那么两个线程都会通过用于保护不变式的检查，使得最后的范围值是 (4, 3) —— 一个无效值。至于针对范围的其他操作，我们需要使 setLower() 和 setUpper() 操作原子化 —— 而将字段定义为 volatile 类型是无法实现这一目的的。

通俗的说

多线程场景下，【变量做依赖于自己的值的操作】，【变量包含在另一个变量的不变式中】，这两种情况下即使使用volatile修饰变量，同步操作仍然会出现问题

感谢

https://my.oschina.net/u/3866531/blog/1939070(volatile 变量使用条件)

https://my.oschina.net/u/3866531/blog/1936097(volatile保证原子性吗)