java中的一种稍弱的同步机制,就是volatile变量,用于确保将变量的更新操作通知到其他线程。
变量声明为volatile后:
(1)编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的,因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序(重排序不懂的,可以自行百度,需要理解)。
(2)volatile变量不会被缓存在寄存器或对其他处理器不可见的地方
因此volatile变量总是会返回最新的值。
volatiel是比synchronize关键字更轻量级的同步机制,因为它不需要加锁,也就不会阻塞,所以性能会好点。
这边为了加深对volatile变量总能返回最新值的理解,你可以这样想:从内存可见性角度来看,写入volatile相当于推出同步代码块,而读取volatile变量就相当于进入同步代码块。
注意:并不建议过度依赖volatile变量提供的可见性。如果在代码中依赖volatile变量来控制状态的可见性,通常比使用锁的代码更脆弱,更难理解。
下面我来介绍一下volatile的使用场景,当且仅当满足以下所有条件时,才应该使用volatile变量:
(1) 对变量的写入操作不依赖变量的当前值,或者你能确保只有单个线程更新变量的值。
(2) 该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件。
(3) 在访问变量时不需要加锁
可能你有点不好理解上面三句话的意思,我们一条一条来讲
对于第(1)条的理解就是:一般我们可能有这样的操作习惯,就是检查某个状态以判断是否退出循环,看一下下面这个示例,线程试图通过类似于数绵羊的传统方法进入休眠状态。为了使这个示例能正确执行,asleep必须为volatile变量。否则,当asleep被另一个线程修改时,执行判断的线程却发现不了。我们也可以用锁来确保asleep更新操作的可见性,但这将会使得代码变得更复杂。什么叫 对变量的写入操作不依赖变量的当前值?就如示例1中decide该函数中对asleep先判断后执行(执行中保包含了对变量的改变),这种情况下没使用锁,所以可能在多线程情况下,alseep的内存可见性得不到保证。对于这类“对变量的写入操作依赖变量的当前值”的操作,是需要用锁进行保护的,此时可以考虑用内置锁或者显示锁,但是方便起见可以使用volatile来保护asleep这个变量。毕竟只是想保护一个变量。解决方式如示例2,当然该示例对上述第三个条件同样满足。那条件2中“该变量不会与其他状态一起纳入不变性条件”是什么意思呢?就是volatile变量不能与其他共享变量做复合操作,volatile变量本身在没有锁保护的情况下也不能做复合操作(这是我的理解)。
示例1:
public class NoVolatile {
private int sheepCount;
private boolean asleep;
public void decide() {
while (! asleep) {
countSomeSheep();
}
}
public void setAsleep() {
asleep = true;
}
private void countSomeSheep() {
if (sheepCount < 1000) {
sheepCount++;
} else {
sheepCount = 0;
setAsleep();
}
}
}
示例2:
class VolatileDemo {
private volatile asleep;
public void decide() {
while (! asleep) {
countSomeSheep();
}
}
public void setAsleep() {
asleep = true;
}
}
对于volatile变量的使用需要有以下注意点:
加锁机制既可以确保可见性又可以确保原子性,而volatile变量只能确保可见性。啥意思呢,就是,volatile的语义不足以确保递增操作(count++)的原子性,除非你能确保只有一个线程对变量执行写操作。