一、java volatile 的概念
1.1 volatile 关键字的作用
Java 中的 volatile 关键字用于声明变量,保证该变量在多线程并发访问时的可见性和禁止重排序。
1.1.1 可见性
当一个线程修改了 volatile 变量的值,其他线程能够立即看到最新的值,而不会使用缓存中的旧值。
1.1.2 禁止重排序
volatile 变量的读写操作禁止被重排序,确保内存屏障顺序。
1.2 volatile 和 synchronized 关键字的区别java图书馆最新
1.2.1 volatile 变量只能保证可见性,却无法保证原子性,而 synchronized 能够同时保证可见性和原子性。
1.2.2 使用 volatile 不会发生线程阻塞,而 synchronized 会导致线程阻塞。
1.2.3 synchronized 保证了同一时刻只有一个线程可以访问变量,而 volatile 并不保证。
二、java volatile 的实现原理
2.1 内存屏障
Java 中的 volatile 关键字通过内存屏障来实现可见性和禁止重排序。
2.1.1 内存屏障的概念
内存屏障是一类特殊的 CPU 指令,其作用是禁止特定类型的 CPU 重排序和内存访问。
2.1.2 内存屏障与volatile
在 volatile 变量的读写操作前后,JVM 会插入对应的内存屏障指令,以确保对变量的操作符合预期的内存可见性和禁止重排序。
2.2 MESI 协议
2.2.1 MESI 协议的作用
MESI 协议是多处理器之间进行缓存一致性的协议。
2.2.2 MESI 协议与volatile
在多处理器架构下,volatile 变量的写操作会使得其他处理器缓存中的数据无效,保证了可见性。
2.3 JMM 内存模型
2.3.1 JMM 的作用
Java 内存模型定义了程序中各个变量、操作和线程之间的关系,保证了多线程之间对变量的可见性和一致性。
2.3.2 JMM 内存屏障
JMM 使用内存屏障来实现对 volatile 变量的读写操作,以确保对变量的操作满足预期的内存可见性和禁止重排序。
三、java volatile 的使用场景与注意事项
3.1 volatile 的适用场景
3.1.1 作为标识位
当一个变量被多个线程共享,并且这个变量的值在不同的线程中需要保持同步,可以使用 volatile 保证其可见性,例如实现线程停止标识位。
3.1.2 作为轻量级的同步机制
当仅需保证变量的可见性,而无需保证原子性时,使用 volatile 可以代替 synchronized。
3.2 volatile 的注意事项
3.2.1 不具备原子性
volatile 无法保证复合操作的原子性,如果需要保证原子性,需要使用 synchronized 或者 Lock 相关的机制。
3.2.2 适用于标识位和状态转换
volatile 主要适用于简单的标识位和状态转换,对于复杂的操作应该使用其他同步方式。
3.2.3 度量可见性问题
在使用 volatile 时,一定要考虑到可见性以及禁止重排序,避免出现多线程不一致的情况。
java volatile 通过内存屏障、MESI 协议和 JMM 内存模型来实现对变量的可见性和禁止重排序,适用于多线程之间的简单标识位和状态转换,但在使用过程中需要注意其不具备原子性的特点,加深理解如何正确使用 volatile 变量,可以更好地发挥其在并发编程中的作用。
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