Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解

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1. synchronized简介

在学习知识前,我们先来看一个现象:

public class SynchronizedDemo implements Runnable {
    private static int count = 0;

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(new SynchronizedDemo());
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("result: " + count);
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000000; i++)
            count++;
    }
}

开启了10个线程,每个线程都累加了1000000次,如果结果正确的话自然而然总数就应该是10 * 1000000 = 10000000。可就运行多次结果都不是这个数,而且每次运行结果都不一样。这是为什么了?有什么解决方案了?这就是我们今天要聊的事情。

在上一篇博文中我们已经了解了java内存模型的一些知识,并且已经知道出现线程安全的主要来源于JMM的设计主要集中在主内存和线程的工作内存而导致的内存可见性问题,以及重排序导致的问题,进一步知道了happens-before规则。线程运行时拥有自己的栈空间,会在自己的栈空间运行,如果多线程间没有共享的数据也就是说多线程间并没有协作完成一件事情,那么,多线程就不能发挥优势,不能带来巨大的价值。那么共享数据的线程安全问题怎样处理?很自然而然的想法就是每一个线程依次去读写这个共享变量,这样就不会有任何数据安全的问题,因为每个线程所操作的都是当前最新的版本数据。那么,在java关键字synchronized就具有使每个线程依次排队操作共享变量的功能。很显然,这种同步机制效率很低,但synchronized是其他并发容器实现的基础,对它的理解也会大大提升对并发编程的感觉,从功利的角度来说,这也是面试高频的考点。好了,下面,就来具体说说这个关键字。

2. synchronized实现原理

在java代码中使用synchronized可是使用在代码块和方法中,根据Synchronized用的位置可以有这些使用场景:

如图,synchronized可以用在方法上也可以使用在代码块中,其中方法是实例方法和静态方法分别锁的是该类的实例对象和该类的对象。而使用在代码块中也可以分为三种,具体的可以看上面的表格。这里的需要注意的是:如果锁的是类对象的话,尽管new多个实例对象,但他们仍然是属于同一个类依然会被锁住,即线程之间保证同步关系

现在我们已经知道了怎样synchronized了,看起来很简单,拥有了这个关键字就真的可以在并发编程中得心应手了吗?爱学的你,就真的不想知道synchronized底层是怎样实现了吗?

2.1 对象锁(monitor)机制

现在我们来看看synchronized的具体底层实现。先写一个简单的demo:

public class SynchronizedDemo {
    public static void main(String[] args) {
        synchronized (SynchronizedDemo.class) {
        }
        method();
    }

    private static void method() {
    }
}

上面的代码中有一个同步代码块,锁住的是类对象。编译之后,切换到SynchronizedDemo.class的同级目录之后,然后用javap -v SynchronizedDemo.class查看字节码文件:

如图,上面用黄色高亮的部分就是需要注意的部分了,这也是添synchronized关键字之后独有的。执行同步代码块后首先要先执行monitorenter指令,退出的时候monitorexit指令。通过分析之后可以看出,使用synchronized进行同步,其关键就是必须要对对象的监视器monitor进行获取,当线程获取monitor后才能继续往下执行,否则就只能等待。而这个获取的过程是互斥的,即同一时刻只有一个线程能够获取到monitor。另一条monitorexit指令,是为了出现异常时,能够自动释放锁才产生的。

(原文这段作者可能理解的不对,已自行修改,欢迎大家探讨,但下面这段关于锁的重入性文字本身,是对的)这就是锁的重入性即在同一锁程中,线程不需要再次获取同一把锁synchronized先天具有重入性每个对象拥有一个计数器,当线程获取该对象锁后,计数器就会加一,释放锁后就会将计数器减一

 

任意一个对象都拥有自己的监视器,当这个对象由同步块或者这个对象的同步方法调用时,执行方法的线程必须先获取该对象的监视器才能进入同步块和同步方法,如果没有获取到监视器的线程将会被阻塞在同步块和同步方法的入口处,进入到BLOCKED状态(关于线程的状态可以看这篇文章)

下图表现了对象,对象监视器,同步队列以及执行线程状态之间的关系:

该图可以看出,任意线程对Object的访问,首先要获得Object的监视器,如果获取失败,该线程就进入同步状态,线程状态变为BLOCKED,当Object的监视器占有者释放后,在同步队列中得线程就会有机会(对,只是有机会)重新获取该监视器。

2.2 synchronized的happens-before关系

在上一篇文章中讨论过happens-before规则,抱着学以致用的原则我们现在来看一看Synchronized的happens-before规则,即监视器锁规则:对同一个监视器的解锁,happens-before于对该监视器的加锁。继续来看代码:

public class MonitorDemo {
    private int a = 0;

    public synchronized void writer() {     // 1
        a++;                                // 2
    }                                       // 3

    public synchronized void reader() {     // 4
        int i = a;                          // 5
    }                                       // 6
}

该代码的happens-before关系如图所示:

在图中每一个箭头连接的两个节点就代表之间的happens-before关系,黑色的是通过程序顺序规则推导出来,红色的为监视器锁规则推导而出:线程A释放锁happens-before线程B加锁,蓝色的则是通过程序顺序规则和监视器锁规则推测出来happens-befor关系,通过传递性规则进一步推导的happens-before关系。现在我们来重点关注2 happens-before 5,通过这个关系我们可以得出什么?

根据happens-before的定义中的一条:如果A happens-before B,则A的执行结果对B可见,并且A的执行顺序先于B。线程A先对共享变量A进行加一,由2 happens-before 5关系可知线程A的执行结果对线程B可见即线程B所读取到的a的值为1。

2.3 锁获取和锁释放的内存语义

在上一篇文章提到过JMM核心为两个部分:happens-before规则以及内存抽象模型。我们分析完synchronized的happens-before关系后,还是不太完整的,我们接下来看看基于java内存抽象模型的synchronized的内存语义。

废话不多说依旧先上图。线程A写共享变量:

从上图可以看出,线程A会首先先从主内存中读取共享变量a=0的值然后将该变量拷贝到自己的本地内存,进行加一操作后,再将该值刷新到主内存,整个过程即为线程A 加锁-->执行临界区代码-->释放锁相对应的内存语义。

线程B读共享变量:

线程B获取锁的时候同样会从主内存中共享变量a的值,这个时候就是最新的值1,然后将该值拷贝到线程B的工作内存中去,释放锁的时候同样会重写到主内存中。

从整体上来看,线程A的执行结果(a=1)对线程B是可见的,实现原理为:释放锁的时候会将值刷新到主内存中,其他线程获取锁时会强制从主内存中获取最新的值。另外也验证了2 happens-before 5,2的执行结果对5是可见的。

从横向来看,这就像线程A通过主内存中的共享变量和线程B进行通信,A 告诉 B 我们俩的共享数据现在为1啦,这种线程间的通信机制正好吻合java的内存模型正好是共享内存的并发模型结构。

 

3. synchronized优化

通过上面的讨论现在我们对 synchronized 应该有所印象了,它最大的特征就是在同一时刻只有一个线程能够获得对象的监视器(monitor),从而进入到同步代码块或者同步方法之中,即表现为互斥性(排它性)。这种方式肯定效率低下每次只能通过一个线程,既然每次只能通过一个,这种形式不能改变的话,那么我们能不能让每次通过的速度变快一点了。打个比方,去收银台付款,之前的方式是,大家都去排队,然后去纸币付款收银员找零,有的时候付款的时候在包里拿出钱包再去拿出钱,这个过程是比较耗时的,然后,支付宝解放了大家去钱包找钱的过程,现在只需要扫描下就可以完成付款了,也省去了收银员跟你找零的时间的了。同样是需要排队,但整个付款的时间大大缩短,是不是整体的效率变高速率变快了?这种优化方式同样可以引申到锁优化上缩短获取锁的时间,伟大的科学家们也是这样做的,令人钦佩,毕竟java是这么优秀的语言(微笑脸)。

在聊到锁的优化也就是锁的几种状态前,有两个知识点需要先关注:(1)CAS操作 (2)Java对象头,这是理解下面知识的前提条件。

3.1 CAS操作

3.1.1 什么是CAS?

使用锁时,线程获取锁是一种悲观锁策略,即假设每一次执行临界区代码都会产生冲突,所以当前线程获取到锁的时候同时也会阻塞其他线程获取该锁。而CAS操作(又称为无锁操作)是一种乐观锁策略,它假设所有线程访问共享资源的时候不会出现冲突,既然不会出现冲突自然而然就不会阻塞其他线程的操作。因此,线程就不会出现阻塞停顿的状态。那么,如果出现冲突了怎么办?无锁操作是使用CAS(compare and swap)又叫做比较交换来鉴别线程是否出现冲突,出现冲突就重试当前操作直到没有冲突为止。

3.1.2 CAS的操作过程

CAS比较交换的过程可以通俗的理解为CAS(V,O,N),包含三个值分别为:V 内存地址存放的实际值;O 预期的值(旧值);N 更新的新值。当V和O相同时,也就是说旧值和内存中实际的值相同表明该值没有被其他线程更改过,即该旧值O就是目前来说最新的值了,自然而然可以将新值N赋值给V。反之,V和O不相同,表明该值已经被其他线程改过了则该旧值O不是最新版本的值了,所以不能将新值N赋给V,返回V即可。当多个线程使用CAS操作一个变量时,只有一个线程会成功,并成功更新,其余会失败。失败的线程会重新尝试,当然也可以选择挂起线程。

CAS的实现需要硬件指令集的支撑,在JDK1.5后虚拟机才可以使用处理器提供的CMPXCHG指令实现。

synchronized VS CAS

元老级的synchronized(未优化前)最主要的问题是:在存在线程竞争的情况下会出现线程阻塞唤醒锁带来的性能问题,因为这是一种互斥同步(阻塞同步)。而CAS并不是武断的间线程挂起,当CAS操作失败后会进行一定的尝试,而非进行耗时的挂起唤醒的操作,因此也叫做非阻塞同步。这是两者主要的区别。

 

3.1.3 CAS的应用场景

在J.U.C包中利用CAS实现类有很多,可以说是支撑起整个concurrency包的实现,在Lock实现中会有CAS改变state变量,在atomic包中的实现类也几乎都是用CAS实现,关于这些具体的实现场景在之后会详细聊聊,现在有个印象就好了(微笑脸)。

3.1.4 CAS的问题

1. ABA问题
因为CAS会检查旧值有没有变化,这里存在这样一个有意思的问题。比如一个旧值A变为了成B,然后再变成A,刚好在做CAS时检查发现旧值并没有变化依然为A,但是实际上的确发生了变化。解决方案可以沿袭数据库中常用的乐观锁方式,添加一个版本号可以解决。原来的变化路径A->B->A就变成了1A->2B->3C。java这么优秀的语言,当然在java 1.5后的atomic包中提供了AtomicStampedReference来解决ABA问题,解决思路就是这样的。

2. 自旋时间过长

使用CAS时非阻塞同步,也就是说不会将线程挂起,会自旋(无非就是一个死循环)进行下一次尝试,如果这里自旋时间过长对性能是很大的消耗。如果JVM能支持处理器提供的pause指令,那么在效率上会有一定的提升。

3. 只能保证一个共享变量的原子操作

当对一个共享变量执行操作时CAS能保证其原子性,如果对多个共享变量进行操作,CAS就不能保证其原子性。有一个解决方案是利用对象整合多个共享变量,即一个类中的成员变量就是这几个共享变量。然后将这个对象做CAS操作就可以保证其原子性。atomic中提供了AtomicReference来保证引用对象之间的原子性。

 

3.2 Java对象头

在同步的时候是获取对象的monitor,即获取到对象的锁。那么对象的锁怎么理解?无非就是类似对对象的一个标志,那么这个标志就是存放在Java对象的对象头。Java对象头里的Mark Word默认的存放的对象的Hashcode分代年龄和锁标记位。32位JVM Mark Word默认存储结构为(注:java对象头以及下面的锁状态变化摘自《java并发编程的艺术》一书,该书我认为写的足够好,就没在自己组织语言班门弄斧了):

如图在Mark Word会默认存放hasdcode,年龄值以及锁标志位等信息。

Java SE 1.6中,锁一共有4种状态,级别从低到高依次是:无锁状态、偏向锁状态、轻量级锁状态和重量级锁状态,这几个状态会随着竞争情况逐渐升级。锁可以升级但不能降级,意味着偏向锁升级成轻量级锁后不能降级成偏向锁。这种锁升级却不能降级的策略,目的是为了提高获得锁和释放锁的效率。对象的MarkWord变化为下图:

3.3 偏向锁

HotSpot的作者经过研究发现,大多数情况下,锁不仅不存在多线程竞争,而且总是由同一线程多次获得,为了让线程获得锁的代价更低而引入了偏向锁。

偏向锁的获取

当一个线程访问同步块并获取锁时,会在对象头栈帧中的锁记录里存储锁偏向的线程ID,以后该线程在进入和退出同步块时不需要进行CAS操作来加锁和解锁,只需简单地测试一下对象头的Mark Word里是否存储着指向当前线程的偏向锁。如果测试成功,表示线程已经获得了锁。如果测试失败,则需要再测试一下Mark Word中偏向锁的标识是否设置成1(表示当前是偏向锁):如果没有设置,则使用CAS竞争锁;如果设置了,则尝试使用CAS将对象头的偏向锁指向当前线程。

偏向锁的撤销

偏向锁使用了一种等到竞争出现才释放锁的机制,所以当其他线程尝试竞争偏向锁时,持有偏向锁的线程才会释放锁。

如图,偏向锁的撤销,需要等待全局安全点(在这个时间点上没有正在执行的字节码)。它会首先暂停拥有偏向锁的线程,然后检查持有偏向锁的线程是否活着,如果线程不处于活动状态,则将对象头设置成无锁状态;如果线程仍然活着,拥有偏向锁的栈会被执行,遍历偏向对象的锁记录,栈中的锁记录和对象头的Mark Word要么重新偏向于其他线程,要么恢复到无锁或者标记对象不适合作为偏向锁,最后唤醒暂停的线程。

下图线程1展示了偏向锁获取的过程,线程2展示了偏向锁撤销的过程。

如何关闭偏向锁

偏向锁在Java 6和Java 7里是默认启用的,但是它在应用程序启动几秒钟之后才激活,如有必要可以使用JVM参数来关闭延迟:-XX:BiasedLockingStartupDelay=0。如果你确定应用程序里所有的锁通常情况下处于竞争状态,可以通过JVM参数关闭偏向锁:-XX:-UseBiasedLocking=false,那么程序默认会进入轻量级锁状态。

 

3.4 轻量级锁

加锁

线程在执行同步块之前,JVM会先在当前线程的栈桢中创建用于存储锁记录的空间,并将对象头中的Mark Word复制到锁记录中,官方称为Displaced Mark Word。然后线程尝试使用CAS将对象头中的Mark Word替换为指向锁记录的指针。如果成功,当前线程获得锁,如果失败,表示其他线程竞争锁,当前线程便尝试使用自旋来获取锁。

解锁

轻量级解锁时,会使用原子的CAS操作将Displaced Mark Word替换回到对象头,如果成功,则表示没有竞争发生。如果失败,表示当前锁存在竞争,锁就会膨胀成重量级锁。下图是两个线程同时争夺锁,导致锁膨胀的流程图。

因为自旋会消耗CPU,为了避免无用的自旋(比如获得锁的线程被阻塞住了),一旦锁升级成重量级锁,就不会再恢复到轻量级锁状态。当锁处于这个状态下,其他线程试图获取锁时,都会被阻塞住,当持有锁的线程释放锁之后会唤醒这些线程,被唤醒的线程就会进行新一轮的夺锁之争。

3.5 各种锁的比较

4. 一个例子

经过上面的理解,我们现在应该知道了该怎样解决了。更正后的代码为:

public class SynchronizedDemo implements Runnable {
    private static int count = 0;

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(new SynchronizedDemo());
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("result: " + count);
    }

    @Override
    public void run() {
        synchronized (SynchronizedDemo.class) {
            for (int i = 0; i < 1000000; i++)
                count++;
        }
    }
}

开启十个线程,每个线程在原值上累加1000000次,最终正确的结果为10X1000000=10000000,这里能够计算出正确的结果是因为在做累加操作时使用了同步代码块,这样就能保证每个线程所获得共享变量的值都是当前最新的值,如果不使用同步的话,就可能会出现A线程累加后,而B线程做累加操作有可能是使用原来的就值,即“脏值”。这样,就导致最终的计算结果不是正确的。而使用Syncnized就可能保证内存可见性,保证每个线程都是操作的最新值。这里只是一个示例性的demo,聪明的你,还有其他办法吗?

其他实现方法:

private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
// ...
public void run() {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++)
        count.getAndIncrement();
}

 

 

 

 

1. volatile简介

在上一篇文章中我们深入理解了java关键字synchronized,我们知道在java中还有一大神器就是关键volatile,可以说是和synchronized各领风骚,其中奥妙,我们来共同探讨下。

通过上一篇的文章我们了解到synchronized是阻塞式同步,在线程竞争激烈的情况下会升级为重量级锁。而volatile就可以说是java虚拟机提供的最轻量级的同步机制。但它同时不容易被正确理解,也至于在并发编程中很多程序员遇到线程安全的问题就会使用synchronized。Java内存模型告诉我们,各个线程会将共享变量从主内存中拷贝到工作内存,然后执行引擎会基于工作内存中的数据进行操作处理。线程在工作内存进行操作后何时会写到主内存中?这个时机对普通变量是没有规定的,而针对volatile修饰的变量有java虚拟机特殊的约定,线程对volatile变量的修改会立刻被其他线程所感知,即不会出现数据脏读的现象,从而保证数据的“可见性”。

现在我们有了一个大概的印象就是:被volatile修饰的变量能够保证每个线程能够获取该变量的最新值,从而避免出现数据脏读的现象。

2. volatile实现原理

volatile是怎样实现的?比如一个很简单的Java代码:

instance = new Instancce() ; //instance是volatile变量

在生成汇编代码时会在volatile修饰的共享变量进行写操作的时候会多出Lock前缀的指令(具体的大家可以使用一些工具去看一下,这里我就只把结果说出来)。我们想这个Lock指令肯定有神奇的地方,那么Lock前缀的指令在多核处理器下会发现什么事情了?主要有这两个方面的影响:

  1. 将当前处理器缓存行的数据写回系统内存;
  2. 这个写回内存的操作会使得其他CPU里缓存了该内存地址的数据无效

为了提高处理速度,处理器不直接和内存进行通信,而是先将系统内存的数据读到内部缓存(L1,L2或其他)后再进行操作,但操作完不知道何时会写到内存。如果对声明了volatile的变量进行写操作,JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令,将这个变量所在缓存行的数据写回到系统内存。但是,就算写回到内存,如果其他处理器缓存的值还是旧的,再执行计算操作就会有问题。所以,在多处理器下,为了保证各个处理器的缓存是一致的,就会实现缓存一致性协议,每个处理器通过嗅探在总线上传播的数据来检查自己缓存的值是不是过期了,当处理器发现自己缓存行对应的内存地址被修改,就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态,当处理器对这个数据进行修改操作的时候,会重新从系统内存中把数据读到处理器缓存里。因此,经过分析我们可以得出如下结论:

  1. Lock前缀的指令会引起处理器缓存写回内存;
  2. 一个处理器的缓存回写到内存会导致其他处理器的缓存失效;
  3. 当处理器发现本地缓存失效后,就会从内存中重读该变量数据,即可以获取当前最新值。

这样针对volatile变量通过这样的机制就使得每个线程都能获得该变量的最新值。

3. volatile的happens-before关系

经过上面的分析,我们已经知道了volatile变量可以通过缓存一致性协议保证每个线程都能获得最新值,即满足数据的“可见性”。我们继续延续上一篇分析问题的方式(我一直认为思考问题的方式是属于自己,也才是最重要的,也在不断培养这方面的能力),我一直将并发分析的切入点分为两个核心,三大性质。两大核心:JMM内存模型(主内存和工作内存)以及happens-before;三条性质:原子性,可见性,有序性(关于三大性质的总结在以后得文章会和大家共同探讨)。废话不多说,先来看两个核心之一:volatile的happens-before关系。

在六条happens-before规则中有一条是:volatile变量规则:对一个volatile域的写,happens-before于任意后续对这个volatile域的读。下面我们结合具体的代码,我们利用这条规则推导下:

public class VolatileExample {
    private int a = 0;
    private volatile boolean flag = false;
    public void writer(){
        a = 1;          //1
        flag = true;   //2
    }
    public void reader(){
        if(flag){      //3
            int i = a; //4
        }
    }
}

上面的实例代码对应的happens-before关系如下图所示:

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第1张图片

加锁线程A先执行writer方法,然后线程B执行reader方法图中每一个箭头两个节点就代码一个happens-before关系,黑色的代表根据程序顺序规则推导出来,红色的是根据volatile变量的写happens-before 于任意后续对volatile变量的读,而蓝色的就是根据传递性规则推导出来的。这里的2 happen-before 3,同样根据happens-before规则定义:如果A happens-before B,则A的执行结果对B可见,并且A的执行顺序先于B的执行顺序,我们可以知道操作2执行结果对操作3来说是可见的,也就是说当线程A将volatile变量 flag更改为true后线程B就能够迅速感知。

4. volatile的内存语义

还是按照两个核心的分析方式,分析完happens-before关系后我们现在就来进一步分析volatile的内存语义。还是以上面的代码为例,假设线程A先执行writer方法,线程B随后执行reader方法,初始时线程的本地内存中flag和a都是初始状态,下图是线程A执行volatile写后的状态图。

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第2张图片

当volatile变量写后,线程中本地内存中共享变量就会置为失效的状态,因此线程B再需要读取从主内存中去读取该变量的最新值。下图就展示了线程B读取同一个volatile变量的内存变化示意图。

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第3张图片

从横向来看,线程A和线程B之间进行了一次通信,线程A在写volatile变量时,实际上就像是给B发送了一个消息告诉线程B你现在的值都是旧的了,然后线程B读这个volatile变量时就像是接收了线程A刚刚发送的消息。既然是旧的了,那线程B该怎么办了?自然而然就只能去主内存去取啦。

好的,我们现在两个核心:happens-before以及内存语义现在已经都了解清楚了。是不是还不过瘾,突然发现原来自己会这么爱学习(微笑脸),那我们下面就再来一点干货----volatile内存语义的实现。

4.1 volatile的内存语义实现

我们都知道,为了性能优化,JMM在不改变正确语义的前提下,会允许编译器和处理器对指令序列进行重排序,那如果想阻止重排序要怎么办了?答案是可以添加内存屏障。

内存屏障

JMM内存屏障分为四类见下图:

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第4张图片

java编译器会在生成指令系列时 在适当的位置会插入内存屏障指令来禁止特定类型的处理器重排序。为了实现volatile的内存语义,JMM会限制特定类型的编译器和处理器重排序,JMM会针对编译器制定volatile重排序规则表:

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第5张图片

"NO"表示禁止重排序。为了实现volatile内存语义时,编译器在生成字节码时,会在指令序列中插入内存屏障来禁止特定类型的处理器重排序。对于编译器来说,发现一个最优布置来最小化插入屏障的总数几乎是不可能的,为此,JMM采取了保守策略

  1. 在每个volatile写操作的前面插入一个StoreStore屏障;
  2. 在每个volatile写操作的后面插入一个StoreLoad屏障;
  3. 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadLoad屏障;
  4. 在每个volatile读操作的后面插入一个LoadStore屏障。

需要注意的是:volatile写是在前面和后面分别插入内存屏障,而volatile读操作是在后面插入两个内存屏障

StoreStore屏障:禁止上面的普通写和下面的volatile写重排序;

StoreLoad屏障:防止上面的volatile写与下面可能有的volatile读/写重排序

LoadLoad屏障:禁止下面所有的普通读操作和上面的volatile读重排序

LoadStore屏障:禁止下面所有的普通写操作和上面的volatile读重排序

下面以两个示意图进行理解,图片摘自相当好的一本书《java并发编程的艺术》。

volatile写 插入内存屏障:

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第6张图片

volatile读 插入内存屏障:

Java 并发编程(三):synchronized、volatile 详解_第7张图片

5. 一个示例

我们现在已经理解volatile的精华了,文章开头的那个问题我想现在我们都能给出答案了。更正后的代码为:

public class VolatileDemo {
    private static volatile boolean isOver = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                while (!isOver) ;
            }
        });
        thread.start();
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        isOver = true;
    }
}

注意不同点,现在已经将isOver设置成了volatile变量,这样在main线程中将isOver改为了true后,thread的工作内存该变量值就会失效,从而需要再次从主内存中读取该值,现在能够读出isOver最新值为true从而能够结束在thread里的死循环,从而能够顺利停止掉thread线程。现在问题也解决了,知识也学到了:)。

 

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