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[转]Java学习日记之 volatile
用在多线程,同步变量。 线程为了提高效率,将某成员变量(如A)拷贝了一份(如B),线程中对A的访问其实访问的是B。只在某些动作时才进行A和B的同步。因此存在A和B不一致的情况。volatile就是用来避免这种情况的。volatile告诉jvm, 它所修饰的变量不保留拷贝,直接访问主内存中的(也就是上面说的A)
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http://blog.csdn.net/orzorz/archive/2009/07/03/4319055.aspx
在Java内存模型中,有main memory,每个线程也有自己的memory (例如寄存器)。为了性能,一个线程会在自己的memory中保持要访问的变量的副本。这样就会出现同一个变量在某个瞬间,在一个线程的memory中的值可能与另外一个线程memory中的值,或者main memory中的值不一致的情况。
一个变量声明为volatile,就意味着这个变量是随时会被其他线程修改的,因此不能将它cache在线程memory中。以下例子展现了volatile的作用:
1 public class StoppableTask extends Thread { 2 3 private volatile boolean pleaseStop; 4 5 6 public void run() { 7 8 while (!pleaseStop) { 9 10 // do some stuff...11 12 }13 14 }15 16 17 public void tellMeToStop() {18 19 pleaseStop = true;20 21 }22 23 }
Volatile一般情况下不能代替sychronized,因为volatile不能保证操作的原子性,即使只是i++,实际上也是由多个原子操作组成:read i; inc; write i,假如多个线程同时执行i++,volatile只能保证他们操作的i是同一块内存,但依然可能出现写入脏数据的情况。如果配合Java 5增加的atomic wrapper classes,对它们的increase之类的操作就不需要sychronized。
Reference:
http://www.javamex.com/tutorials/synchronization_volatile.shtml
http://www.javamex.com/tutorials/synchronization_volatile_java_5.shtml
http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html
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恐怕比较一下volatile和synchronized的不同是最容易解释清楚的。volatile是变量修饰符,而synchronized则作用于一段代码或方法;看如下三句get代码:
1 int i1; 2 int geti1() {return i1;} 3 volatile int i2; 4 int geti2()5 {return i2;} 6 int i3; 7 synchronized int geti3() {return i3;}
得到存储在当前线程中i1的数值。多个线程有多个i1变量拷贝,而且这些i1之间可以互不相同。换句话说,另一个线程可能已经改变了它线程内的i1值,而这个值可以和当前线程中的i1值不相同。事实上,Java有个思想叫“主”内存区域,这里存放了变量目前的“准确值”。每个线程可以有它自己的变量拷贝,而这个变量拷贝值可以和“主”内存区域里存放的不同。因此实际上存在一种可能:“主”内存区域里的i1值是1,线程1里的i1值是2,线程2里的i1值是3——这在线程1和线程2都改变了它们各自的i1值,而且这个改变还没来得及传递给“主”内存区域或其他线程时就会发生。
而 geti2()得到的是“主”内存区域的i2数值。用volatile修饰后的变量不允许有不同于“主”内存区域的变量拷贝。换句话说,一个变量经 volatile修饰后在所有线程中必须是同步的;任何线程中改变了它的值,所有其他线程立即获取到了相同的值。理所当然的,volatile修饰的变量存取时比一般变量消耗的资源要多一点,因为线程有它自己的变量拷贝更为高效。
既然volatile关键字已经实现了线程间数据同步,又要 synchronized干什么呢?呵呵,它们之间有两点不同。首先,synchronized获得并释放监视器——如果两个线程使用了同一个对象锁,监视器能强制保证代码块同时只被一个线程所执行——这是众所周知的事实。但是,synchronized也同步内存:事实上,synchronized在“ 主”内存区域同步整个线程的内存。因此,执行geti3()方法做了如下几步:
1. 线程请求获得监视this对象的对象锁(假设未被锁,否则线程等待直到锁释放)
2. 线程内存的数据被消除,从“主”内存区域中读入(Java虚拟机能优化此步。。。[后面的不知道怎么表达,汗])
3. 代码块被执行
4. 对于变量的任何改变现在可以安全地写到“主”内存区域中(不过geti3()方法不会改变变量值)
5. 线程释放监视this对象的对象锁
因此volatile只是在线程内存和“主”内存间同步某个变量的值,而synchronized通过锁定和解锁某个监视器同步所有变量的值。显然synchronized要比volatile消耗更多资源。
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volatile关键字相信了解Java多线程的读者都很清楚它的作用。volatile关键字用于声明简单类型变量,如int、float、 boolean等数据类型。如果这些简单数据类型声明为volatile,对它们的操作就会变成原子级别的。但这有一定的限制。例如,下面的例子中的n就不是原子级别的:
1 public class JoinThread extends Thread { 2 public static volatile int n = 0; 3 4 public void run() { 5 for (int i = 0; i < 10; i++) 6 try { 7 n = n + 1; 8 sleep(3); // 为了使运行结果更随机,延迟3毫秒 9 10 } catch (Exception e) {11 }12 }13 14 public static void main(String[] args) throws Exception {15 16 Thread threads[] = new Thread[100];17 for (int i = 0; i < threads.length; i++)18 // 建立100个线程19 threads[i] = new JoinThread();20 for (int i = 0; i < threads.length; i++)21 // 运行刚才建立的100个线程22 threads[i].start();23 for (int i = 0; i < threads.length; i++)24 // 100个线程都执行完后继续25 threads[i].join();26 System.out.println(" n= " + JoinThread.n);27 }28 }
如果对n的操作是原子级别的,最后输出的结果应该为n=1000,而在执行上面积代码时,很多时侯输出的n都小于1000,这说明n=n+1不是原子级别的操作。原因是声明为volatile的简单变量如果当前值由该变量以前的值相关,那么volatile关键字不起作用,也就是说如下的表达式都不是原子操作:
n = n + 1 ;
n ++ ;
如果要想使这种情况变成原子操作,需要使用synchronized关键字,如上的代码可以改成如下的形式:
1 public class JoinThread extends Thread { 2 public static int n = 0; 3 4 public static synchronized void inc() { 5 n++; 6 } 7 8 public void run() { 9 for (int i = 0; i < 10; i++)10 try {11 inc(); // n = n + 1 改成了 inc();12 sleep(3); // 为了使运行结果更随机,延迟3毫秒13 14 } catch (Exception e) {15 }16 }17 18 public static void main(String[] args) throws Exception {19 20 Thread threads[] = new Thread[100];21 for (int i = 0; i < threads.length; i++)22 // 建立100个线程23 threads[i] = new JoinThread();24 for (int i = 0; i < threads.length; i++)25 // 运行刚才建立的100个线程26 threads[i].start();27 for (int i = 0; i < threads.length; i++)28 // 100个线程都执行完后继续29 threads[i].join();30 System.out.println(" n= " + JoinThread.n);31 }32 }
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