Java多線程之volatile作用闡述

Java 語言中的 volatile 變量可以被看作是一種 “程度較輕的 synchronized”;與 synchronized 塊相比,volatile 變量所需的編碼較少,並且運行時開銷也較少,但是它所能實現的功能也僅是 synchronized 的一部分。本文介紹了幾種有效使用 volatile 變量的模式,並強調了幾種不適合使用 volatile 變量的情形。
鎖提供了兩種主要特性:互斥(mutual exclusion) 和可見性(visibility)。互斥即一次只允許一個線程持有某個特定的鎖,因此可使用該特性實現對共享數據的協調訪問協議,這樣,一次就只有一個線程能夠使用該共享數據。可見性要更加複雜一些,它必須確保釋放鎖之前對共享數據做出的更改對於隨後獲得該鎖的另一個線程是可見的 —— 如果沒有同步機制提供的這種可見性保證,線程看到的共享變量可能是修改前的值或不一致的值,這將引發許多嚴重問題。

Java 中能創建 volatile 數組嗎?
能,Java 中可以創建 volatile 類型數組,不過只是一個指向數組的引用,而不是整個數組。我的意思是,如果改變引用指向的數組,將會受到 volatile 的保護,但是如果多個線程同時改變數組的元素,volatile 標示符就不能起到之前的保護作用了。

2)volatile 能使得一個非原子操作變成原子操作嗎?
一個典型的例子是在類中有一個 long 類型的成員變量。如果你知道該成員變量會被多個線程訪問,如計數器、價格等,你最好是將其設置爲 volatile。爲什麼?因爲 Java 中讀取 long 類型變量不是原子的,需要分成兩步,如果一個線程正在修改該 long 變量的值,另一個線程可能只能看到該值的一半(前 32 位)。但是對一個 volatile 型的 long 或 double 變量的讀寫是原子。

3)volatile 修飾符的有過什麼實踐?
一種實踐是用 volatile 修飾 long 和 double 變量,使其能按原子類型來讀寫。double 和 long 都是64位寬,因此對這兩種類型的讀是分爲兩部分的,第一次讀取第一個 32 位,然後再讀剩下的 32 位,這個過程不是原子的,但 Java 中 volatile 型的 long 或 double 變量的讀寫是原子的。volatile 修復符的另一個作用是提供內存屏障(memory barrier),例如在分佈式框架中的應用。簡單的說,就是當你寫一個 volatile 變量之前,Java 內存模型會插入一個寫屏障(write barrier),讀一個 volatile 變量之前,會插入一個讀屏障(read barrier)。意思就是說,在你寫一個 volatile 域時,能保證任何線程都能看到你寫的值,同時,在寫之前,也能保證任何數值的更新對所有線程是可見的,因爲內存屏障會將其他所有寫的值更新到緩存。

4)volatile 類型變量提供什麼保證?(答案)
volatile 變量提供順序和可見性保證,例如,JVM 或者 JIT爲了獲得更好的性能會對語句重排序,但是 volatile 類型變量即使在沒有同步塊的情況下賦值也不會與其他語句重排序。 volatile 提供 happens-before 的保證,確保一個線程的修改能對其他線程是可見的。某些情況下,volatile 還能提供原子性,如讀 64 位數據類型,像 long 和 double 都不是原子的,但 volatile 類型的 double 和 long 就是原子的。

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