JUC并发编程之volatile详解

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了JUC并发编程之volatile详解。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-624108.html

1. volatile

1.1 volatile关键字的作用

1.1.1 变量可见性

1.1.2 禁止指令重排序

1.2 volatile可见性案例

1.3 volatile非原子性案例

1.4 volatile 禁止重排序

1.5 volatile 日常使用场景

送书活动


 

1. volatile

在并发编程中,多线程操作共享的变量时,可能会导致线程安全问题,如数据竞争、可见性问题等。为了解决这些问题,Java提供了JUC(java.util.concurrent)工具包,其中包含了很多用于处理并发编程的工具类和接口。在JUC中,volatile是一个关键字,它可以用于修饰变量,用来确保变量的可见性和禁止指令重排序,从而在一定程度上解决线程安全问题。

1.1 volatile关键字的作用

1.1.1 变量可见性

在多线程环境下,如果一个线程修改了共享变量的值,其他线程可能由于线程间的数据不一致性而看不到该变量的最新值。这种问题称为“变量不可见性”或“可见性问题”。

volatile关键字可以确保被修饰的变量对所有线程可见。当一个线程修改了volatile变量的值,其他线程立即能够看到修改后的最新值,而不会使用缓存中的旧值。

1.1.2 禁止指令重排序

在JVM(Java虚拟机)中,为了优化性能,编译器和处理器可能会对指令进行重排序。在单线程环境下,这种重排序不会影响程序的执行结果。然而,在多线程环境下,指令重排序可能会导致线程安全问题。

volatile关键字可以防止指令重排序,确保被修饰的变量按照代码中的顺序执行。

1.2 volatile可见性案例

public class VolatileExample {
    private static volatile boolean flag = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            while (!flag) {
                System.out.println("Waiting for the flag to be true...");
            }
            System.out.println("Flag is now true. Exiting the thread.");
        }).start();

        try {
            Thread.sleep(1000); // 确保主线程在子线程之前执行
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("Setting the flag to true...");
        flag = true;
    }
}

在上面的示例中,我们创建了一个VolatileExample类,并声明了一个volatile类型的flag变量。在主线程中,我们启动一个新的子线程,该子线程会不断地检查flag变量的值,直到flag变为true时,子线程退出。

在主线程中,我们将flag变量设置为true。由于flag变量被声明为volatile类型,子线程能够及时看到flag的最新值,从而退出循环,输出“Flag is now true. Exiting the thread.”。

这个示例演示了volatile关键字的作用,确保了flag变量的可见性。如果我们没有使用volatile关键字,子线程可能会一直循环下去,因为它看不到主线程对flag的修改。

JUC并发编程之volatile详解,并发编程和高并发实战,java,jvm,开发语言

 

1.3 volatile非原子性案例

public class Test {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        VolatileAtomicityExample example = new VolatileAtomicityExample();
        for(int i=1;i<=100;i++){
            new Thread(()->{
                for(int j=1;j<=1000;j++)
                    example.increment();
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println(example.getCount());


    }

}
class VolatileAtomicityExample {
    volatile int count = 0;

    public  void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

我们创建了一个VolatileAtomicityExample类,其中的成员变量count被声明为volatile类型。然后,我们创建了100个线程,每个线程分别执行1000次increment()操作,对count进行自增。最后,我们在主线程中打印count的最终值。以上示例中的输出结果可能会因为运行时的不确定性而有所不同。每次运行时可能得到不同的结果,但通常结果都小于100000。为了解决这个问题,我们需要使用synchronized关键字或其他线程安全机制来确保increment()方法的原子性。

这是什么原因呢?

JUC并发编程之volatile详解,并发编程和高并发实战,java,jvm,开发语言

 对于volatile变量具备可见性,JVM只是保证从主内存加载到线程工作内存的值是最新的,也仅是数据加载时是最新的。但是多线程环境下,"数据计算"和"数据赋值"操作可能多次出现,若数据在加载之后,若主内存volatile修饰变量发生修改之后,线程工作内存中的操作将会作废去读主内存最新值,操作出现写丢失问题。即各线程私有内存和主内存公共内存中变量不同步,进而导致数据不一致。由此可见volatile解决的是变量读时的可见性问题,但无法保证原子性,对于多线程修改主内存共享变量的场景必须使用加锁同步。

1.4 volatile 禁止重排序

内存屏障是一种硬件指令或者编译器指令,用于控制内存操作的顺序,以确保多线程环境下的内存可见性和正确的执行顺序。

内存屏障分为两种类型:

  1. 内存读屏障(Load Barrier):它是一个特殊的硬件或者编译器指令,用于保证在内存读取操作之前,所有的先行写操作都已经完成,并且其结果对当前线程可见。也就是说,读屏障可以防止后续读取指令重排序到读屏障之前的位置。

  2. 内存写屏障(Store Barrier):它是一个特殊的硬件或者编译器指令,用于保证在内存写入操作之前,所有的先行写操作和写屏障之前的写操作都已经完成,并且其结果对其他线程可见。也就是说,写屏障可以防止前面的写入指令重排序到写屏障之后的位置。

volatile关键字通过内存屏障来保证变量的读写操作不会被重排序。具体来说,对于volatile变量的写操作,在写入变量之后会插入写屏障,这样可以防止其他指令重排序到写屏障之前。类似地,对于volatile变量的读操作,在读取变量之前会插入读屏障,这样可以防止其他指令重排序到读屏障之前。

通过这种方式,volatile关键字确保了对变量的读写操作具有一定的有序性,从而保证了多线程环境下的内存可见性和正确的执行顺序。

1.5 volatile 日常使用场景

状态标志:当一个线程修改了某个状态标志,其他线程需要立即看到最新的状态。这时可以使用volatile关键字修饰状态标志,保证其在多线程之间的可见性。例如:

public class Task implements Runnable {
    private volatile boolean isRunning = true;

    @Override
    public void run() {
        while (isRunning) {
            // 执行任务逻辑
        }
    }

    public void stop() {
        isRunning = false;
    }
}

双重检查锁定(Double-Checked Locking):在多线程环境下,当需要延迟初始化一个对象时,为了避免重复初始化,常常使用双重检查锁定。在这种情况下,需要使用volatile关键字来确保对象在多线程环境中的可见性。例如:

public class Singleton {
    private volatile static Singleton instance;

    private Singleton() {}

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }
}

在上述代码中,我们实现了一个简单的单例模式。在getInstance()方法中,我们使用双重检查锁定来实现延迟初始化,确保只有在instance为空时才创建新的Singleton实例。

然而,在多线程环境下,由于指令重排序的存在,可能会导致以下问题:

  1. 对象引用不为空但尚未初始化:在线程A执行完instance = new Singleton();这一行之前,可能发生指令重排序,导致instance的引用不为空,但是Singleton实例的初始化还未完成。这样,线程B在执行return instance;时就会得到一个尚未初始化的对象,导致错误。

  2. 可见性问题:指令重排序也可能导致线程B无法及时看到线程A的初始化操作。例如,线程A对instance的赋值可能被重排到线程A的后面执行,从而线程B在读取instance时得到一个旧的引用,无法感知线程A的初始化操作。

为了解决这个问题,需要在创建Singleton实例时使用volatile关键字来保证对象的可见性和禁止指令重排序。

 

送书活动

《硅基物语·我是灵魂画手》

 

当AI遇上绘画,会打开怎样的奇妙世界?

用ChatGPT+Midjourney西出人类的灵魂与梦想

用StableDiffusion+D-ID画出青春绚丽的渴望

激活每个人隐藏的绘画天赋

人人都能成为顶尖绘画大师

 

ChatGPT+Midjourncy+StableDiffusion+D-ID+RunwayGen-l

爆火软件全流程协作

掌据AI绘商技巧

解锁超全绘画关键司

讲解创作底层逻辑

一本书讲透AI绘画全流程

 

内容简介

一本将AI绘画讲透的探秘指南,通过丰富的实践案例操作,通俗易懂地讲述AI绘画的生成步骤生动展现了AI绘画的魔法魅力。从历史到未来,跨越百年时空,从理论到实践,讲述案例操作:从技术到哲学,穿越多个维度,从语言到绘画,落地实战演练。AI绘画的诞生,引发了奇点降临,点亮了AGI(通用人工智能),并涉及 Prompt、风格,技术细节、多模态交互,AIGC等一系列详细讲解。让您轻松掌握生图技巧,创造出独特的艺术作品,书写属于自己的艺术时代。

 

JUC并发编程之volatile详解,并发编程和高并发实战,java,jvm,开发语言

 当当网链接:http://product.dangdang.com/29601870.html

 

 关注博主、点赞、收藏、

评论区评论

  即可参与送书活动! 

 

到了这里,关于JUC并发编程之volatile详解的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • java JUC并发编程 第六章 CAS

    第一章 java JUC并发编程 Future: link 第二章 java JUC并发编程 多线程锁: link 第三章 java JUC并发编程 中断机制: link 第四章 java JUC并发编程 java内存模型JMM: link 第五章 java JUC并发编程 volatile与JMM: link 第六章 java JUC并发编程 CAS: link 第七章 java JUC并发编程 原子操作类增强: link 第八章

    2024年02月10日
    浏览(48)
  • java JUC并发编程 第九章 对象内存布局与对象头

    第一章 java JUC并发编程 Future: link 第二章 java JUC并发编程 多线程锁: link 第三章 java JUC并发编程 中断机制: link 第四章 java JUC并发编程 java内存模型JMM: link 第五章 java JUC并发编程 volatile与JMM: link 第六章 java JUC并发编程 CAS: link 第七章 java JUC并发编程 原子操作类增强: link 第八章

    2024年02月07日
    浏览(44)
  • 【并发编程】JUC并发编程(彻底搞懂JUC)

    如果你对多线程没什么了解,那么从入门模块开始。 如果你已经入门了多线程(知道基础的线程创建、死锁、synchronized、lock等),那么从juc模块开始。 新手学技术、老手学体系,高手学格局。 JUC实际上就是我们对于jdk中java.util .concurrent 工具包的简称 ,其结构如下: 这个包

    2024年02月20日
    浏览(51)
  • 并发编程-JUC-原子类

    JUC 整体概览 原子类 基本类型-使用原子的方式更新基本类型 AtomicInteger:整形原子类 AtomicLong:长整型原子类 AtomicBoolean :布尔型原子类 引用类型 AtomicReference:引用类型原子类 AtomicStampedReference:原子更新引用类型里的字段原子类 AtomicMarkableReference :原子更新带有标记位的引

    2024年02月21日
    浏览(41)
  • 第九章 JUC并发编程

    http://t.csdn.cn/UgzQi 使用 AQS加 Lock 接口实现简单的不可重入锁 早期程序员会自己通过一种同步器去实现另一种相近的同步器,例如用可重入锁去实现信号量,或反之。这显然不够优雅,于是在 JSR166(java 规范提案)中创建了 AQS,提供了这种通用的同步器机制。 AQS 要实现的功能

    2023年04月08日
    浏览(40)
  • 【JUC并发编程】

    本笔记内容为狂神说JUC并发编程部分 目录 一、什么是JUC 二、线程和进程 1、概述  2、并发、并行 3、线程有几个状态  4、wait/sleep 区别 三、Lock锁(重点)  四、生产者和消费者问题 五、八锁现象 六、集合类不安全  七、Callable ( 简单 ) 八、常用的辅助类(必会) 1、CountDown

    2024年02月09日
    浏览(40)
  • JUC并发编程(二)

    JUC并发编程(续) 接上一篇笔记:https://blog.csdn.net/weixin_44780078/article/details/130694996 五、Java内存模型 JMM 即 Java Memory Model,它定义了主存、工作内存抽象概念,底层对应着CPU寄存器、缓存、硬件内存、CPU 指令优化等。 JMM 体现在以下几个方面: 原子性:保证指令不会受到线程

    2024年02月05日
    浏览(94)
  • JUC并发编程之原子类

    目录 1. 什么是原子操作 1.1 原子类的作用 1.2 原子类的常见操作 原子类的使用注意事项 并发编程是现代计算机应用中不可或缺的一部分,而在并发编程中,处理共享资源的并发访问是一个重要的问题。为了避免多线程访问共享资源时出现竞态条件(Race Condition)等问题,J

    2024年02月13日
    浏览(50)
  • JUC并发编程14 | ThreadLocal

    尚硅谷JUC并发编程(100-111) ThreadLocal是什么? ThreadLocal 提供 线程局部变量 。这些变量与正常的变量有所不同,因为每一个线程在访问ThreadLocal实例的时候(通过其get或set方法)都有自己的、独立初始化的变量副本。ThreadLocal实例通常是类中的私有静态字段,使用它的目的是

    2024年02月04日
    浏览(51)
  • JUC 高并发编程基础篇

    • 1、什么是 JUC • 2、Lock 接口 • 3、线程间通信 • 4、集合的线程安全 • 5、多线程锁 • 6、Callable 接口 • 7、JUC 三大辅助类: CountDownLatch CyclicBarrier Semaphore • 8、读写锁: ReentrantReadWriteLock • 9、阻塞队列 • 10、ThreadPool 线程池 • 11、Fork/Join 框架 • 12、CompletableFuture 1 什么

    2024年02月07日
    浏览(53)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包