java內存模型——volatile的可見性

volatile的使用與線程安全關系密切，主要作用是使變量在多個線程間可見，另外也有防止指令重排的作用。

(相關資料圖)

比如主內存中有變量a=0，線程1設置a=10，線程2再操作a的時候，是以a=10的基礎上進行操作，否則會影響邏輯！

0 1volatile的可見性

要了解volatile的可見性，首先得了解java內存模型：

java內存模型

Java內存模型由Java虛擬機規范定義，用來屏蔽各個平臺的硬件差異。簡單來說:

1. 所有變量儲存在主內存。

2. 每條線程擁有自己的工作內存，其中保存了主內存中線程使用到的變量的副本。

3. 線程不能直接讀寫主內存中的變量，所有操作均在工作內存中完成。

線程，主內存，工作內存的交互關系如下圖所示

如下列代碼所示，rt啟動之后修改isRunning的值為false，此時while循環不會停止，因為run方法里得不到改變之后的isRunning。

解決：使用volatile修飾isRunning，這樣當isRunning的值改變之后，會立即刷新到主內存里，工作內存也能立即獲取到新的值

public class RunThread extends Thread {private boolean isRunning = true;  private void setRunning(boolean isRunning){this.isRunning = isRunning;  }    public void run () {System.out.println("進入run方法");    while(isRunning == true){//...    }    System.out.println("線程停止");  }  public static void main(String[] args) {RunThread rt = new RunThread();    rt.start();    try {Thread.sleep(3000);      rt.setRunning(false);      System.out.println("isRunning的值已經被設置成false");      Thread.sleep(1000);      System.out.println(rt.isRunning);    } catch (InterruptedException e) {// TODO Auto-generated catch block      e.printStackTrace();    }  }}

0 2volatile能防止指令重排

如下列代碼所示，這是單例模式的雙檢鎖寫法

public class SingletonTest {private volatile static SingletonTest instance = null;    private SingletonTest() { }    public static SingletonTest getInstance() {if(instance == null) {synchronized (SingletonTest.class){if(instance == null) {instance = new SingletonTest();  //非原子操作                }            }        }        return instance;    }}

我們看到instance用了volatile修飾，由于 instance = new SingletonTest();可分解為：

1.memory =allocate(); //分配對象的內存空間2.ctorInstance(memory); //初始化對象3.instance =memory; //設置instance指向剛分配的內存地址

操作2依賴1，但是操作3不依賴2，所以有可能出現1,3,2的順序，當出現這種順序的時候，雖然instance不為空，但是對象也有可能沒有正確初始化，會出錯。

而使用volatile修飾instance之后，不會出現亂序的行為！

0 3volatile不保證原子性以及解決方式

1.什么是原子性？

下列語句中，哪些是原子性操作？

x = 10;         //語句1y = x;          //語句2x++;            //語句3x = x + 1;      //語句4

語句1 是直接將數值 10 賦值給 x，也就是說線程執行這個語句的會直接將數值 10 寫入到工作內存中；

語句2 實際上包含兩個操作，它先要去讀取 x 的值，再將 x 的值寫入工作內存。雖然，讀取 x 的值以及 將 x 的值寫入工作內存這兩個操作都是原子性操作，但是合起來就不是原子性操作了；

同樣的，x++ 和 x = x+1 包括3個操作：讀取 x 的值，進行加 1 操作，寫入新的值。

只有 語句1 的操作具備原子性。也就是說，只有簡單的讀取、賦值(而且必須是將數字賦值給某個變量，變量之間的相互賦值不是原子操作)才是原子操作！

2.舉例

如下列代碼所示，使用volatile修飾的變量count，利用10個線程分別對count進行++操作，而根據上面的表述，++操作不是原子操作！每個線程加1000個數，打印的結果中一定有一個是10000才是對的，但是實際上并不是這樣！因為volatile不保證原子性！

public class VolatileNoAtomic extends Thread{private static volatile int count;//  private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);  private static void addCount(){for (int i = 0; i < 1000; i++) {count ++;//      count.incrementAndGet();    }    System.out.println(count);  }  public void run(){addCount();  }    public static void main(String[] args) {VolatileNoAtomic[] arr = new VolatileNoAtomic[10];    for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i] = new VolatileNoAtomic();    }        for (int i = 0; i < arr.length; i++) {arr[i].start();    }  }}

解決：

方法1：使用原子類Atomic類的系列對象，這樣既不會阻塞，又能保證原子性！

方法2：使用synchronized修飾addCount方法，這樣做的話，線程同步之后會有阻塞，運行時間加長，而且volatile將會失效，不建議這么改

方法3：使用Lock加鎖，當然，跟方法2一樣的有阻塞

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