volatile這個(gè)關(guān)鍵字可能很多朋友都聽(tīng)說(shuō)過(guò)，或許也都用過(guò)。在Java 5之前，它是一個(gè)備受爭(zhēng)議的關(guān)鍵字，因?yàn)樵诔绦蛑惺褂盟鶗?huì)導(dǎo)致出人意料的結(jié)果。在Java 5之后，volatile關(guān)鍵字才得以重獲生機(jī)。volatile關(guān)鍵字雖然從字面上理解起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但是要用好不是一件容易的事情。
一、前言
JMM提供了volatile變量定義、final、synchronized塊來(lái)保證可見(jiàn)性。
用volatile修飾的變量，線程在每次使用變量的時(shí)候，都會(huì)讀取變量修改后的最的值。volatile很容易被誤用，用來(lái)進(jìn)行原子性操作。寫(xiě)了幾個(gè)測(cè)試的例子，大家可以試一試。
二、主程序
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public class Main{public static void main(String[] args) throws InterruptedException{List<Thread> threadList = new ArrayList<Thread>();for(int i=0; i<10; ++i){Thread thread = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {Single.Holder.instance.add();}});threadList.add(thread);thread.start();}for(Thread thread : threadList)thread.join();System.out.println(Single.Holder.instance.x);}} |
三、單例模式測(cè)試
1、沒(méi)有volatile，沒(méi)有synchronized的情況
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class Single{public int x = 0;public void add(){try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}++this.x;}public static class Holder{public static Single instance = new Single();}} |
輸出結(jié)果：8， 9， 10都出現(xiàn)過(guò)。可以多運(yùn)行，多試一試，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不同的結(jié)果。
2、有volatile，沒(méi)有synchronized
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class Single{public volatile int x = 0;public void add(){try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}++this.x;}public static class Holder{public static Single instance = new Single();}} |
輸出結(jié)果：最多出現(xiàn)的是9 和 10。
3、沒(méi)有volatile，有synchronized
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class Single{public int x = 0;public synchronized void add(){try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(50);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}++this.x;}public static class Holder{public static Single instance = new Single();}} |
輸出結(jié)果：無(wú)論運(yùn)行多少次都是10。
四、關(guān)于volatile在DCL(double check lock)中的應(yīng)用
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public class LazySingleton {private int someField;private static LazySingleton instance;private LazySingleton() {this.someField = new Random().nextInt(200)+1; // (1)}public static LazySingleton getInstance() {if (instance == null) { // (2)synchronized(LazySingleton.class) { // (3)if (instance == null) { // (4)instance = new LazySingleton(); // (5)}}}return instance; // (6)}public int getSomeField() {return this.someField; // (7)}} |
首先說(shuō)明一下，為什么這種寫(xiě)法在java中是行不通的！
假設(shè)線程Ⅰ是初次調(diào)用getInstance()方法，緊接著線程Ⅱ也調(diào)用了getInstance()方法和getSomeField()方法，我們要說(shuō)明的是線程Ⅰ的語(yǔ)句(1)并不happen-before線程Ⅱ的語(yǔ)句(7)。線程Ⅱ在執(zhí)行g(shù)etInstance()方法的語(yǔ)句(2)時(shí)，由于對(duì)instance的訪問(wèn)并沒(méi)有處于同步塊中，因此線程Ⅱ可能觀察到也可能觀察不到線程Ⅰ在語(yǔ)句(5)時(shí)對(duì)instance的寫(xiě)入，也就是說(shuō)instance的值可能為空也可能為非空。我們先假設(shè)instance的值非空，也就觀察到了線程Ⅰ對(duì)instance的寫(xiě)入，這時(shí)線程Ⅱ就會(huì)執(zhí)行語(yǔ)句(6)直接返回這個(gè)instance的值，然后對(duì)這個(gè)instance調(diào)用getSomeField()方法，該方法也是在沒(méi)有任何同步情況被調(diào)用，因此整個(gè)線程Ⅱ的操作都是在沒(méi)有同步的情況下調(diào)用 ，這說(shuō)明線程Ⅰ的語(yǔ)句(1)和線程Ⅱ的語(yǔ)句(7)之間并不存在happen-before關(guān)系，這就意味著線程Ⅱ在執(zhí)行語(yǔ)句(7)完全有可能觀測(cè)不到線程Ⅰ在語(yǔ)句(1)處對(duì)someFiled寫(xiě)入的值，這就是DCL的問(wèn)題所在。很荒謬，是吧？DCL原本是為了逃避同步，它達(dá)到了這個(gè)目的，也正是因?yàn)槿绱耍罱K受到懲罰，這樣的程序存在嚴(yán)重的bug，雖然這種bug被發(fā)現(xiàn)的概率絕對(duì)比中彩票的概率還要低得多，而且是轉(zhuǎn)瞬即逝，更可怕的是，即使發(fā)生了你也不會(huì)想到是DCL所引起的。
我的理解是：線程I 和線程II 都有自己的工作存儲(chǔ)，線程I 創(chuàng)建好了instance后，向內(nèi)存刷新的時(shí)間是不確定的，所以線程Ⅱ在執(zhí)行語(yǔ)句(7)完全有可能觀測(cè)不到線程Ⅰ在語(yǔ)句(1)處對(duì)someFiled寫(xiě)入的值。
那么由于在java 5中多增加了一條happen-before規(guī)則：
•對(duì)volatile字段的寫(xiě)操作happen-before后續(xù)的對(duì)同一個(gè)字段的讀操作。
利用這條規(guī)則我們可以將instance聲明為volatile，即： private volatile static LazySingleton instance;
根據(jù)這條規(guī)則，我們可以得到，線程Ⅰ的語(yǔ)句(5) -> 語(yǔ)線程Ⅱ的句(2) （也就是線程），根據(jù)單線程規(guī)則，線程Ⅰ的語(yǔ)句(1) -> 線程Ⅰ的語(yǔ)句(5)和語(yǔ)線程Ⅱ的句(2) -> 語(yǔ)線程Ⅱ的句(7)，再根據(jù)傳遞規(guī)則就有線程Ⅰ的語(yǔ)句(1) -> 語(yǔ)線程Ⅱ的句(7)，這表示線程Ⅱ能夠觀察到線程Ⅰ在語(yǔ)句(1)時(shí)對(duì)someFiled的寫(xiě)入值，程序能夠得到正確的行為。
補(bǔ)充：在java5之前對(duì)final字段的同步語(yǔ)義和其它變量沒(méi)有什么區(qū)別，在java5中，final變量一旦在構(gòu)造函數(shù)中設(shè)置完成（前提是在構(gòu)造函數(shù)中沒(méi)有泄露this引用)，其它線程必定會(huì)看到在構(gòu)造函數(shù)中設(shè)置的值。而DCL的問(wèn)題正好在于看到對(duì)象的成員變量的默認(rèn)值，因此我們可以將LazySingleton的someField變量設(shè)置成final，這樣在java5中就能夠正確運(yùn)行了。
以上內(nèi)容是小編給大家介紹的Java中Volatile關(guān)鍵字的知識(shí)，希望對(duì)大家有所幫助！
