今天工作时,我在Java中遇到了volatile关键字。不是很熟悉,我找到了这个解释。

鉴于那篇文章详细解释了所讨论的关键字,您曾经使用过它吗?或者您曾经看到过以正确方式使用该关键字的情况吗?


当前回答

下面是一个非常简单的代码,演示了volatile for variable的需求,它用于从其他线程控制线程执行(这是需要volatile的一个场景)。

// Code to prove importance of 'volatile' when state of one thread is being mutated from another thread.
// Try running this class with and without 'volatile' for 'state' property of Task class.
public class VolatileTest {
    public static void main(String[] a) throws Exception {
        Task task = new Task();
        new Thread(task).start();

        Thread.sleep(500);
        long stoppedOn = System.nanoTime();

        task.stop(); // -----> do this to stop the thread

        System.out.println("Stopping on: " + stoppedOn);
    }
}

class Task implements Runnable {
    // Try running with and without 'volatile' here
    private volatile boolean state = true;
    private int i = 0;

    public void stop() {
        state = false;
    } 

    @Override
    public void run() {
        while(state) {
            i++;
        }
        System.out.println(i + "> Stopped on: " + System.nanoTime());
    }
}

当不使用volatile时:即使在“stop on: xxx”之后,你也永远不会看到“Stopped on: xxx”消息,并且程序继续运行。

Stopping on: 1895303906650500

当使用volatile时:你会立即看到'Stopped on: xxx'。

Stopping on: 1895285647980000
324565439> Stopped on: 1895285648087300

演示:https://repl.it/repls/SilverAgonizingObjectcode

其他回答

volatile关键字有两种不同的用法。

阻止JVM从寄存器(假设为缓存)读取值,并强制从内存读取其值。 降低内存不一致错误的风险。

阻止JVM读取寄存器中的值,并强制其读取 从内存中读取的值。

busy标志用于防止线程在设备繁忙且该标志不受锁保护的情况下继续运行:

while (busy) {
    /* do something else */
}

当另一个线程关闭busy标志时,测试线程将继续执行:

busy = 0;

但是,由于busy在测试线程中经常被访问,JVM可以通过将busy的值放在寄存器中来优化测试,然后在每次测试之前测试寄存器的内容,而不读取内存中的busy值。测试线程永远不会看到busy的变化,而另一个线程只会改变内存中的busy值,从而导致死锁。将busy标志声明为volatile将强制在每次测试之前读取它的值。

降低内存一致性错误的风险。

使用易失性变量可以降低内存一致性错误的风险,因为对易失性变量的任何写入都会建立一个 “happens-before”关系与该变量的后续读取之间的关系。这意味着对volatile变量的更改总是对其他线程可见。

这种读写而不产生记忆一致性错误的技术被称为原子动作。

原子作用是指有效地同时发生的作用。原子的动作不可能中途停止:它要么完全发生,要么根本不发生。在操作完成之前,原子操作的副作用是不可见的。

下面是你可以指定的原子操作:

对于引用变量和大多数变量来说,读和写都是原子的 基本变量(所有类型,除了long和double)。 对于所有声明为volatile的变量,读和写都是原子的 (包括长变量和双变量)。

干杯!

Volatile对于停止线程非常有用。

并不是说您应该编写自己的线程,Java 1.6有很多不错的线程池。但是如果你确定你需要一个线程,你需要知道如何停止它。

我使用的线程模式是:

public class Foo extends Thread {

  private volatile boolean close = false;

  public void run() {
    while(!close) {
      // do work
    }
  }
  public void close() {
    close = true;
    // interrupt here if needed
  }
}

在上面的代码段中,while循环中读取close的线程与调用close()的线程不同。如果没有volatile,运行循环的线程可能永远看不到关闭的更改。

注意,这里不需要同步

Volatile具有内存可见性的语义。基本上,volatile字段的值在写操作完成后对所有读取器(特别是其他线程)可见。如果没有volatile,读者可以看到一些未更新的值。

回答您的问题:是的,我使用一个volatile变量来控制某些代码是否继续循环。循环测试易变值,如果为真则继续。可以通过调用“stop”方法将条件设置为false。循环看到false,并在stop方法完成执行后测试该值时终止。

我强烈推荐的《Java并发实践》一书对volatile做了很好的解释。这本书的作者与问题中提到的IBM文章的作者是同一人(事实上,他在那篇文章的末尾引用了他的书)。我对volatile的使用被他的文章称为“模式1状态标志”。

如果您想了解更多关于volatile在底层是如何工作的,请阅读Java内存模型。如果你想超越这个层次,看看像Hennessy & Patterson这样的优秀计算机体系结构书籍,阅读关于缓存一致性和缓存一致性的内容。

每个访问volatile字段的线程在继续之前都会读取它的当前值,而不是(可能)使用缓存的值。

只有成员变量可以是易变的或瞬变的。

虽然我在这里提到的答案中看到了许多很好的理论解释,但我在这里添加了一个实际的例子来解释:

1.

代码在不使用volatile的情况下运行

public class VisibilityDemonstration {

private static int sCount = 0;

public static void main(String[] args) {
    new Consumer().start();
    try {
        Thread.sleep(100);
    } catch (InterruptedException e) {
        return;
    }
    new Producer().start();
}

static class Consumer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        int localValue = -1;
        while (true) {
            if (localValue != sCount) {
                System.out.println("Consumer: detected count change " + sCount);
                localValue = sCount;
            }
            if (sCount >= 5) {
                break;
            }
        }
        System.out.println("Consumer: terminating");
    }
}

static class Producer extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        while (sCount < 5) {
            int localValue = sCount;
            localValue++;
            System.out.println("Producer: incrementing count to " + localValue);
            sCount = localValue;
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                return;
            }
        }
        System.out.println("Producer: terminating");
    }
}
}

在上面的代码中,有两个线程——生产者和消费者。

生产者线程在循环中迭代5次(睡眠时间为1000毫秒或1秒)。在每次迭代中,生产者线程将sCount变量的值增加1。因此,在所有迭代中,生产者将sCount的值从0更改为5

使用者线程处于一个常量循环中,每当sCount的值发生变化时,它就会打印,直到值达到5为止。

两个循环同时开始。因此,生产者和消费者都应该将sCount的值打印5次。

输出

Consumer: detected count change 0
Producer: incrementing count to 1
Producer: incrementing count to 2
Producer: incrementing count to 3
Producer: incrementing count to 4
Producer: incrementing count to 5
Producer: terminating

分析

In the above program, when the producer thread updates the value of sCount, it does update the value of the variable in the main memory(memory from where every thread is going to initially read the value of variable). But the consumer thread reads the value of sCount only the first time from this main memory and then caches the value of that variable inside its own memory. So, even if the value of original sCount in main memory has been updated by the producer thread, the consumer thread is reading from its cached value which is not updated. This is called VISIBILITY PROBLEM .

2.

代码使用volatile运行

在上面的代码中,用下面的代码替换声明了sCount的代码行:

private volatile  static int sCount = 0;

输出

Consumer: detected count change 0
Producer: incrementing count to 1
Consumer: detected count change 1
Producer: incrementing count to 2
Consumer: detected count change 2
Producer: incrementing count to 3
Consumer: detected count change 3
Producer: incrementing count to 4
Consumer: detected count change 4
Producer: incrementing count to 5
Consumer: detected count change 5
Consumer: terminating
Producer: terminating

分析

当我们声明一个变量为volatile时,这意味着所有对这个变量的读写操作都将直接进入主存。这些变量的值永远不会被缓存。

由于sCount变量的值永远不会被任何线程缓存,消费者总是从主内存中读取sCount的原始值(在那里由生产者线程更新)。因此,在这种情况下,输出是正确的,两个线程都打印了5次不同的sCount值。

通过这种方式,volatile关键字解决了可见性问题。