两个线程对初始值为 0 的静态变量一个做自增,一个做自减,各做 5000 次,结果是 0 吗?
例如对于 i++
而言(i 为静态变量),实际会产生如下的 JVM 字节码指令:
getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
iadd // 加法
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i
而对应 i--
也是类似:
getstatic i // 获取静态变量i的值
iconst_1 // 准备常量1
isub // 减法
putstatic i // 将修改后的值存入静态变量i
而 Java 的内存模型如下,完成静态变量的自增,自减需要在主存和线程内存中进行数据交换:
synchronized
(同步关键字)
synchronized( 对象 ) {
要作为原子操作代码
}
先来看一个现象,main 线程对 run 变量的修改对于 t 线程不可见,导致了 t 线程无法停止:
static boolean run = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(()->{
while(run){
// ....
}
});
t.start();
Thread.sleep(1000);
run = false; // 线程t不会如预想的停下来
}
为什么会这样?
2. 因为 t 线程要频繁从主内存中读取 run 的值,JIT 编译器会将 run 的值缓存至自己工作内存中的高速缓存中,减少对主存中 run 的访问,提高效率
3. 1 秒之后,main 线程修改了 run 的值,并同步至主存,而 t 是从自己工作内存中的高速缓存中读取这个变量的值,结果永远是旧值
volatile
(易变关键字)
它可以用来修饰成员变量和静态成员变量,他可以避免线程从自己的工作缓存中查找变量的值,必须到主存中获取它的值,线程操作 volatile
变量都是直接操作主存,保证了共享变量的可见性,但不能保证原子性
public class Demo1 {
volatile static boolean run = true;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread t = new Thread(() -> {
while (run) {
// ....
}
});
t.start();
Thread.sleep(1000);
run = false; // 线程t不会如预想的停下来
}
}
注意:
synchronized 语句块既可以保证代码块的原子性,也同时保证代码块内变量的可见性。但 缺点是synchronized是属于重量级操作,性能相对更低
如果在前面示例的死循环中加入 System.out.println() 会发现即使不加 volatile 修饰符,线程 t 也 能正确看到对 run 变量的修改了,想一想为什么?
进入println
源码:
public void println(int x) {
synchronized (this) {
print(x);
newLine();
}
}
可以看出加了synchronized
,保证了每次run
变量都会从主存中获取
看下面一个栗子:
int num = 0;
boolean ready = false;
// 线程1 执行此方法
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
// 线程2 执行此方法
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}
看到这里可能聪明的小伙伴会想到有下面三种情况:
情况1:线程1 先执行,这时 ready = false,所以进入 else 分支结果为 1
情况2:线程2 先执行 num = 2,但没来得及执行 ready = true,线程1 执行,还是进入 else 分支,结果为1
情况3:线程2 执行到 ready = true,线程1 执行,这回进入 if 分支,结果为 4(因为 num 已经执行过了)
但其实还有可能为0哦!
有可能还是:线程 2 执行 ready=true ,切换到线程1 ,进入if分支,相加为0,在切回线程 2 执行 num=2
这种现象就是指令重排
volatile
修饰的变量,可以禁用指令重排
int num = 0;
volatile boolean ready = false;
// 线程1 执行此方法
public void actor1(I_Result r) {
if(ready) {
r.r1 = num + num;
} else {
r.r1 = 1;
}
}
// 线程2 执行此方法
public void actor2(I_Result r) {
num = 2;
ready = true;
}