面试必备:掌握volatile变量的应用场景,如何精准回答问题

要想知道在什么场景下用首先需要知道volatile是什么,它表示可见性,是指线程之间的可见性,一个线程修改的状态对另一个线程是可见的也就是一个线程修改的结果。另一个线程马上就能看到。

为什么说一个线程修改后结果另外一个线程是可见的,因为volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序,即直接修改内存。所以对其他线程是可见的,但是这里需要注意:volatile修饰内容具有可见性,但不能保证它具有原子性。比如我们对i进行加1操作

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加1操作

多线程同时进行加1操作,发现值为4,所以不能保证原子性,切记。为什么这个值不对,大家都知道java是值传递,JVM在运行时内存分配汇总有一个内存区域称为虚拟机栈, 线程栈保存了线程运行时的信息,当线程访问某个对象的值的时候,首先通过对象的引用找到对应在堆内存的变量的值,然后把堆内存变量的值load到本地内存中(当前线程所分配内存区域),建立一个变量副本, 之后线程不再和对象在堆内存的变量有任何联系,而是直接修改副本的值,在修改完成之后自动把变量副本写回堆内存,这样堆内存的值就会改变,如果线程1对该volatile变量修改还未结束, 线程2也进行修改, 但修改的是最初的值, 将会导致并发的发生。

然而他也可以说是一种稍弱的同步机制,用来确保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,编译器和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。这里深入一点说就是内存屏障,内存屏障(memory barrier)是一个CPU指令。基本上,它是这样一条指令:

  • 确保一些特定操作执行的顺序;
  • 影响一些数据的可见性(可能是某些指令执行后的结果)。

编译器和CPU可以在保证输出结果一样的情况下对指令重排序,使性能得到优化。插入一个内存屏障,相当于告诉CPU和编译器先于这个命令的必须先执行,后于这个命令的必须后执行。内存屏障另一个作用是强制更新一次不同CPU的缓存。例如,一个写屏障会把这个屏障前写入的数据刷新到缓存,这样任何试图读取该数据的线程将得到最新值,而不用考虑到底是被哪个cpu核心或者哪个CPU执行的。

这里必须要懂得:1、一旦你完成写入,任何访问这个字段的线程将会得到最新的值。2、在你写入前,会保证所有之前发生的事已经发生,并且任何更新过的数据值也是可见的,因为内存屏障会把之前的写入值都刷新到缓存。

综上所述我们在实际开发中:

  1. 对变量的写入不依赖变量当前的值, 或者能确保只有单线程更新变量的值
  2. 该变量不会与其他状态变量一起纳入不变性条件中
  3. 在访问变量时不需要加锁

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