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聊聊高并发(十八)理解AtomicXXX.lazySet方法

看过java.util.concurrent.atomic包里面各个AtomicXXX类实现的同学应该见过lazySet方法,比如AtomicBoolean类的lazySet方法

public final void lazySet(boolean newValue) {
        int v = newValue ? 1 : 0;
        unsafe.putOrderedInt(this, valueOffset, v);
    }

它的底层实现调用了Unsafe的putOrderedInt方法,来看看putOrderedXXX方法的JavaDoc

它的意思是putOrderedXXX方法是putXXXVolatile方法的延迟实现,不保证值的改变被其他线程立即看到

<span><span><span style="font-family:Calibri;font-size:12px;"> /***
   * Sets the value of the integer field at the specified offset in the
   * supplied object to the given value.  This is an ordered or lazy
   * version of <code>putIntVolatile(Object,long,int)</code>, which
   * doesn't guarantee the immediate visibility of the change to other
   * threads.  It is only really useful where the integer field is
   * <code>volatile</code>, and is thus expected to change unexpectedly.
   * 设置obj对象中offset偏移地址对应的整型field的值为指定值。这是一个有序或者
   * 有延迟的<code>putIntVolatile</cdoe>方法,并且不保证值的改变被其他线程立
   * 即看到。只有在field被<code>volatile</code>修饰并且期望被意外修改的时候
   * 使用才有用。
   * 
   * @param obj the object containing the field to modify.
   *    包含需要修改field的对象
   * @param offset the offset of the integer field within <code>obj</code>.
   *       <code>obj</code>中整型field的偏移量
   * @param value the new value of the field.
   *      field将被设置的新值
   * @see #putIntVolatile(Object,long,int)
   */</span></span></span>
<span><span><span style="font-family:Calibri;font-size:12px;"> public native void putOrderedInt(Object obj, long offset, int value);</span></span></span>


理解volatile底层实现的同学知道,volatile的实现最终是加了内存屏障,

1. 保证写volatile变量会强制把CPU写缓存区的数据刷新到内存

2. 读volatile变量时,使缓存失效,强制从内存中读取最新的值

3. 由于内存屏障的存在,volatile变量还能阻止重排序


所以volatile变量的修改可以立刻让所有的线程可见,保证了可见性。而不加volatile变量的字段,JMM不保证普通变量的修改立刻被所有的线程可见。所以lazySet说白了就是以普通变量的方式来写变量。

// 对flagA的修改对所有线程立刻可见
volatile boolean flagA;
// 对flagB的修改不能立刻被其他线程可见
boolean flagB;

那么为什么需要lazySet方法呢?其实它是一种低级别的优化手段,对上层调用者来说,其实很少用到。下面说说用lazySet的一个场景。

在这篇 聊聊高并发(十六)实现一个简单的可重入锁 中我们实现了一个可重入锁,里面共享变量用了volatile变量,来保证对共享变量的修改对其他线程可见。


但是事实上,这里完全可以不用volatile变量来修饰这些共享状态,

1. 因为访问共享状态之前先要获得锁, Lock.lock()方法能够获得锁,而获得锁的操作和volatile变量的读操作一样,会强制使CPU缓存失效,强制从内存读取变量。

2. Lock.unlock()方法释放锁时,和写volatile变量一样,会强制刷新CPU写缓冲区,把缓存数据写到主内存

底层也是通过加内存屏障实现的。


package com.zc.lock;  
  
import java.util.concurrent.locks.Condition;  
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;  
  
  
/** 
 * 简单的可重入锁实现,使用一个计数器记录当前线程重入锁的次数,获得锁时计数器加1,释放锁时计数器减1,当计数器等于0时表示释放了锁 
 * **/  
public class SimpleReentrantLock implements Lock{  
      
    // 指向已经获得锁的线程  
    private volatile Thread exclusiveOwnerThread;  
      
    // 记录获取了同一个锁的次数  
    private volatile int holdCount;  
      
    private final java.util.concurrent.locks.Lock lock;  
      
    // 是否是自己获得锁的条件  
    private final Condition isCountZero;  
      
    public SimpleReentrantLock(){  
        lock = new ReentrantLock();  
        isCountZero = lock.newCondition();  
        holdCount = 0;  
    }  
      
    @Override  
    public void lock() {  
        lock.lock();  
        try{  
            // 当前线程的引用  
            Thread currentThread = Thread.currentThread();  
            // 如果获得锁的线程是自己,那么计数器加1,直接返回  
            if(exclusiveOwnerThread == currentThread){  
                holdCount ++;  
                return;  
            }  
              
            while(holdCount != 0){  
                try {  
                    isCountZero.await();  
                } catch (InterruptedException e) {  
                    throw new RuntimeException("Interrupted");  
                }  
            }  
            // 将exclusiveOwnerThread设置为自己  
            exclusiveOwnerThread = currentThread;  
            holdCount ++;  
        }finally{  
            lock.unlock();  
        }  
    }  

而lazySet()的用法和上面的优化是一个道理,就是在不需要让共享变量的修改立刻让其他线程可见的时候,以设置普通变量的方式来修改共享状态,可以减少不必要的内存屏障,从而提高程序执行的效率。

下面的例子来自StackOverflow上的一个提问,说的也是类似的意思,就是优化不必要的volatile操作。被墙的同学看不到,可以看截图。


聊聊高并发(十八)理解AtomicXXX.lazySet方法