Java并发编程1——volatile关键字解析

阅读Java并发编程:volatile关键字解析一文后有感。

并发编程中的三个概念
  • 原子性
    即一个操作或者多个操作 要么全部执行并且执行的过程不会被任何因素打断,要么就都不执行。
  • 可见性
    可见性是指当多个线程访问同一个变量时,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
    即程序执行的顺序按照代码的先后顺序执行
Java 内存模型

在Java虚拟机规范中试图定义一种Java内存模型(Java Memory Model,JMM)来屏蔽各个硬件平台和操作系统的内存访问差异,以实现让Java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
注意,为了获得较好的执行性能,Java内存模型并没有限制执行引擎使用处理器的寄存器或者高速缓存来提升指令执行速度,也没有限制编译器对指令进行重排序。
也就是说,在java内存模型中,也会存在缓存一致性问题和指令重排序的问题。

Java内存模型规定所有的变量都是存在主存当中(类似于前面说的物理内存),每个线程都有自己的工作内存(类似于前面的高速缓存)。线程对变量的所有操作都必须在工作内存中进行,而不能直接对主存进行操作。并且每个线程不能访问其他线程的工作内存

那么Java语言 本身对 原子性、可见性以及有序性提供了哪些保证呢?

  • 原子性
    在Java中,对基本数据类型的变量的读取和赋值操作是原子性操作。不过这里有一点需要注意:在32位平台下,对64位数据的读取和赋值是需要通过两个操作来完成的,不能保证其原子性。但是好像在最新的JDK中,JVM已经保证对64位数据的读取和赋值也是原子性操作了。
  • 可见性
    对于可见性,Java提供了volatile关键字来保证可见性。当一个共享变量被volatile修饰时,它会保证修改的值会立即被更新到主存,当有其他线程需要读取时,它会去内存中读取新值。
  • 有序性
    在Java内存模型中,允许编译器和处理器对指令进行重排序,但是重排序过程不会影响到单线程程序的执行,却会影响到多线程并发执行的正确性。
    在Java里面,可以通过volatile关键字来保证一定的“有序性”。另外可以通过synchronizedLock来保证有序性,很显然,synchronizedLock保证每个时刻是有一个线程执行同步代码,相当于是让线程顺序执行同步代码,自然就保证了有序性。

happens-before原则

volatile的作用&特点
  • 保证内存可见性
    使用该变量必须重新去主内存读取,修改了该变量必须立刻刷新主内存。
  • 防止指令重排序
    通过插入内存屏障(内存栅栏)
  • 并不保证操作原子性
volatile常用场景
  • 状态标记量
volatile boolean flag = false;

while(!flag){  
    doSomething();
}

public void setFlag() {  
    flag = true;
}
volatile boolean inited = false;  
//线程1:
context = loadContext();  
inited = true;            

//线程2:
while(!inited ){  
sleep()  
}
doSomethingwithconfig(context);  
  • double check
class Singleton{  
    private volatile static Singleton instance = null;

    private Singleton() {

    }

    public static Singleton getInstance() {
        if(instance==null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if(instance==null)
                    instance = new Singleton();
            }
        }
        return instance;
    }
}
双重检查模式

引用类型使用双重检查锁会失效,是因为指令重排造成的。直接原因也就是 初始化一个对象并使一个引用指向他 这个过程不是原子的。导致了可能会出现引用指向了对象并未初始化好的那块堆内存,使用volatile修饰对象引用,防止重排序即可解决。对于 long 和 double 的基本类型,双重检查模式是适用的。