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這篇文章主要講解了“volatile和原子類的異同點(diǎn)有哪些”,文中的講解內(nèi)容簡單清晰,易于學(xué)習(xí)與理解,下面請大家跟著小編的思路慢慢深入,一起來研究和學(xué)習(xí)“volatile和原子類的異同點(diǎn)有哪些”吧!
volatile和原子類
我們首先看一個(gè)案例。如圖所示,我們有兩個(gè)線程。
在圖中左上角可以看出,有一個(gè)公共的 boolean flag 標(biāo)記位,最開始賦值為 true。
然后線程 2 會進(jìn)入一個(gè) while 循環(huán),并且根據(jù)這個(gè) flag 也就是標(biāo)記位的值來決定是否繼續(xù)執(zhí)行或著退出。
最開始由于 flag 的值是 true,所以首先會在這里執(zhí)行一定時(shí)期的循環(huán)。然后假設(shè)在某一時(shí)刻,線程 1 把這個(gè) flag 的值改為 false 了,它所希望的是,線程 2 看到這個(gè)變化后停止運(yùn)行。
但是這樣做其實(shí)是有風(fēng)險(xiǎn)的,線程 2 可能并不能立刻停下來,也有可能過一段時(shí)間才會停止,甚至在最極端的情況下可能永遠(yuǎn)都不會停止。
為了理解發(fā)生這種情況的原因,我們首先來看一下 CPU 的內(nèi)存結(jié)構(gòu),這里是一個(gè)雙核的 CPU 的簡單示意圖:
可以看出,線程 1 和線程 2 分別在不同的 CPU 核心上運(yùn)行,每一個(gè)核心都有自己的本地內(nèi)存,并且在下方也有它們共享的內(nèi)存。
最開始它們都可以讀取到 flag 為 true ,不過當(dāng)線程 1 這個(gè)值改為 false 之后,線程 2 并不能及時(shí)看到這次修改,因?yàn)榫€程 2 不能直接訪問線程 1 的本地內(nèi)存,這樣的問題就是一個(gè)非常典型的可見性問題。
要想解決這個(gè)問題,我們只需要在變量的前面加上 volatile 關(guān)鍵字修飾,只要我們加上這個(gè)關(guān)鍵字,那么每一次變量被修改的時(shí)候,其他線程對此都可見,這樣一旦線程 1 改變了這個(gè)值,那么線程 2 就可以立刻看到,因此就可以退出 while 循環(huán)了。
之所以加了關(guān)鍵字之后就就可以讓它擁有可見性,原因在于有了這個(gè)關(guān)鍵字之后,線程 1 的更改會被 flush 到共享內(nèi)存中,然后又會被 refresh 到線程 2 的本地內(nèi)存中,這樣線程 2 就能感受到這個(gè)變化了,所以 volatile 這個(gè)關(guān)鍵字最主要是用來解決可見性問題的,可以一定程度上保證線程安全。
現(xiàn)在讓我們回顧一下很熟悉的多線程同時(shí)進(jìn)行 value++ 的場景,如圖所示:
如果它被初始化為每個(gè)線程都加 1000 次,最終的結(jié)果很可能不是 2000。由于 value++ 不是原子的,所以在多線程的情況下,會出現(xiàn)線程安全問題。但是如果我們在這里使用 volatile 關(guān)鍵字,能不能解決問題呢?
很遺憾,即便使用了 volatile 也是不能保證線程安全的,因?yàn)檫@里的問題不單單是可見性問題,還包含原子性問題。
我們有多種辦法可以解決這里的問題,第 1 種是使用synchronized 關(guān)鍵字,如圖所示:
這樣一來,兩個(gè)線程就不能同時(shí)去更改 value 的數(shù)值,保證了 value++ 語句的原子性,并且 synchronized 同樣保證了可見性,也就是說,當(dāng)?shù)?1 個(gè)線程修改了 value 值之后,第 2 個(gè)線程可以立刻看見本次修改的結(jié)果。
解決這個(gè)問題的第 2 個(gè)方法,就是使用我們的原子類,如圖所示:
比如用一個(gè) AtomicInteger,然后每個(gè)線程都調(diào)用它的 incrementAndGet 方法。
在利用了原子變量之后就無需加鎖,我們可以使用它的 incrementAndGet 方法,這個(gè)操作底層由 CPU 指令保證原子性,所以即便是多個(gè)線程同時(shí)運(yùn)行,也不會發(fā)生線程安全問題。
原子類和 volatile 的使用場景
我們可以看出,volatile 和原子類的使用場景是不一樣的,如果我們有一個(gè)可見性問題,那么可以使用 volatile 關(guān)鍵字,但如果我們的問題是一個(gè)組合操作,需要用同步來解決原子性問題的話,那么可以使用原子變量,而不能使用 volatile 關(guān)鍵字。
通常情況下,volatile 可以用來修飾 boolean 類型的標(biāo)記位,因?yàn)閷τ跇?biāo)記位來講,直接的賦值操作本身就是具備原子性的,再加上 volatile 保證了可見性,那么就是線程安全的了。
感謝各位的閱讀,以上就是“volatile和原子類的異同點(diǎn)有哪些”的內(nèi)容了,經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后,相信大家對volatile和原子類的異同點(diǎn)有哪些這一問題有了更深刻的體會,具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云,小編將為大家推送更多相關(guān)知識點(diǎn)的文章,歡迎關(guān)注!
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