java volatile关键字的作用_Java并发编程彻底搞懂volatile关键字「建议收藏」

全栈程序员-站长 • 2022年5月6日下午3:20 • 未分类 • 阅读 42

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

背景

Java线程控制中常用的两个关键字：synchronized、volatile

因上篇文章《程序员眼中的Synchronized同步锁》对synchronized关键字进行来详解。本篇文章主要对volatile关键字进行解剖。

volatile关键字特性

内存可见性(Memory Visibility)，所有线程都能看到共享内存的最新状态；有序性；不具备原子性(最致命缺点)。volatile解决什么样的问题？

同步死循环

P ri n t S t ri n g

Run方法

说明：上述代码当程序运行在-server服务器模式中64bit的JVM上时，会出现死循环。解决办法是使用volatile关键字。

关键字volatile的作用是强制从公共堆栈中取得变量的值，而不是从线程私有数据栈中取得变量值。

异步死循环在谈异步死循环前，我们先看如下代码：

Ru n T h re a d

Run方法

说明：上述代码当程序运行在-server服务器模式中64bit的JVM上时，同样会出现死循环。

分析为什么会出现这种情况？

在启动RunThread线程时，变量isRunning == true；存在于公共堆栈及线程的私有堆栈中。在JVM被设置为-server模式时为了线程运行的效率，线程一直在私有堆栈中取得isRunning的值时true。而代码thread.setRunning(false);虽然被执行，更新的却是公共堆栈中的isRunning变量的值fals，所以一直就是死循环的状态。内存结构图如下：

线程私有堆栈图

上述问题解决方案其实很简单，跟同步死循环解决方案一致使用volatile关键字，其内存结构如下：

读取公共内存

volatile为什么不具备原子性？一张图看懂变量在内存中的工作流程。

变量在内存中工作流程

read和load阶段，从主存复制变量到当前线程工作内存；use和assign阶段，执行代码，改变共享变量值；store和write阶段，用工作内存数据刷新注册对应变量值。说明：在多线程环境中，use和assign是多次出现的，但这一操作并不是原子性，也就是read和load之后，如果主内存count变量发生修改之后，线程工作内存中的值由于已经加载，不会产生对应的变化，也就是私有内存和公共内存中的变量不同步，所以计算时结果和预期不一致，也就出现线程安全问题。

对于volatile修饰的变量，JVM虚拟机只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的；因此volatile关键字解决的是变量【读】时的可见性问题，但无法保证原子性，对于多个线程访问同一个实例变量时需要进行【加锁】同步。

总结

volatile和synchronized两者之间比较：

关键字volatile是线程同步的轻量级实现，所以volatile性能肯定比synchronized要好；volatile只能修饰变量，而synchronized可以修饰方法、代码块等。多线程访问volatile不会发生阻塞，而synchronized会出现阻塞。volatile能保证数据的可见性，但不能保证数据的原子性；而synchronized可以保证原子性，也可以间接保证可见性，因为它会将私有内存和公共内存中的数据做同步处理。关键字volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性；而synchronized关键字解决的是多个线程之间访问资源的同步性。

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