Volatile原理


  Java语言提供了一种稍弱的同步机制,即volatile变量,用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后,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。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可见的地方,因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。

  在访问volatile变量时不会执行加锁操作,因此也就不会使执行线程阻塞,因此volatile变量是一种比sychronized关键字更轻量级的同步机制。

java 单例模式饿汉 java 单例模式 volatile_ci

  当对非 volatile 变量进行读写的时候,每个线程先从内存拷贝变量到CPU缓存中。如果计算机有多个CPU,每个线程可能在不同的CPU上被处理,这意味着每个线程可以拷贝到不同的 CPU cache 中。

  而声明变量是 volatile 的,JVM 保证了每次读变量都从内存中读,跳过 CPU cache 这一步。

当一个变量定义为 volatile 之后,将具备两种特性:

  1.保证此变量对所有的线程的可见性,这里的“可见性”,如本文开头所述,当一个线程修改了这个变量的值,volatile 保证了新值能立即同步到主内存,以及每次使用前立即从主内存刷新。但普通变量做不到这点,普通变量的值在线程间传递均需要通过主内存(详见:Java内存模型)来完成。

  2.禁止指令重排序优化。有volatile修饰的变量,赋值后多执行了一个“load addl $0x0, (%esp)”操作,这个操作相当于一个内存屏障(指令重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置),只有一个CPU访问内存时,并不需要内存屏障;(什么是指令重排序:是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理)。

 

volatile 的读性能消耗与普通变量几乎相同,但是写操作稍慢,因为它需要在本地代码中插入许多内存屏障指令保证处理器不乱序执行.

 

 

懒汉模式单例:

public 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;
	}

}

volatile关键字可能屏蔽掉虚拟机的一些必要的代码优化,所以运行效率不高,不建议大量采用.

 

 

一种更好的单例模式:采用类级的内部类,在这个内部类里面去创建对象实例,从而同时实现延迟加载和线程安全.由jvm来保证安全性.

 

public class EfficientSingleton {
	/*
	 * 类级的内部类,静态成员式的内部类,内部类的实例与外部类的实例没有绑定关系,只有被调用到时才会装载,实现了延迟加载
	 */
	private static class SingletonHolder {
		/*
		 * 静态初始化器 由jvm保证线程安全
		 */
		private static EfficientSingleton instance  = new EfficientSingleton();
	}

	private EfficientSingleton() {}

	public static EfficientSingleton getInstance() {
		return SingletonHolder.instance;
	}

}

 

单例模式的本质:控制实例的数目.