多线程可见性问题

发布于:2022-10-16 ⋅ 阅读:(269) ⋅ 点赞:(0)

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对Volatile的理解

Volatile作用

Volatile原理


对Volatile的理解

上图中两个线程都需要读取data这个变量的值,从主内存里加载data变量的值到自己的工作内存,然后才可以使用那个值。每个线程都把data这个变量的副本加载到了自己的工作内存里了,都可以读到data = 0这个值。在代码运行的过程中,对data的值都可以直接从工作内存里加载,不需要再从主内存里加载了。为什么一定要让每个线程用一个工作内存来存放变量的副本以供读取呢?直接让线程每次都从主内存加载变量的值不行吗?线程运行的代码对应的是一些指令,由CPU执行,CPU每次执行指令运算的时也就是执行代码时,要是每次需要一个变量的值,都从主内存加载,性能会比较差。所以线程就有了工作内存的概念,类似于一个高速的本地缓存,这样线程的代码在执行过程中,就可以直接从自己本地缓存里加载变量副本,不需要从主内存加载变量值,性能可以提升很多。

并发编程中的可见性问题

假如线程1修改了data变量的值为1,然后将这个修改写入自己的本地工作内存。此时线程1的工作内存里的data值为1。主内存里的data值还是为0,线程2的工作内存里的data值也是0 ,线程1运行过程中,可以直接读到data最新的值是1,但是线程2运行过程中读到的data值还是0,这样就会导致线程1和线程2操作变量data值不一致,线程1修改了data变量的值之后,线程2是看不到的,一直都是看到自己本地工作内存中的一个旧的副本的值,这就是所谓的java并发编程中的可见性问题。多个线程并发读写一个共享变量的时候,有可能某个线程修改了变量的值,但是其他线程看不到,也就是对其他线程不可见。

如何解决

如何解决这个问题呢?给data这个变量在定义的时候加一个volatile关键字,就可以解决这个可见性的问题了。

public class test {
    private volatile int data = 0;
    //线程1读取和修改data变量

    //线程2读取data变量
}

Volatile作用

volatile主要作用是保证可见性以及有序性,有序性会涉及到指令重排、内存屏障等概念。也就是说volatile主要解决的问题是一个线程修改了变量值之后,其他线程可以立马读取到最新的值。如果多个线程同时修改了一个变量的值,可能会出现多线程并发的安全问题,导致数据的值修改错乱,volatile是不负责解决这个问题的,不具有原子性,关于原子性问题,得依赖synchronized、ReentrantLock等加锁机制来解决。

Volatile原理

一旦data变量定义的时候前面加了volatile来修饰的话,那么线程1只要修改data变量的值,就会在修改完自己本地工作内存的data变量值之后,强制将这个data变量最新的值刷回主内存,让主内存里的data变量值立马变成最新的值。

如果此时别的线程的工作内存中有这个data变量的本地缓存,会强制让其他线程的工作内存中的data变量缓存直接失效过期,不允许再次读取和使用。

如果线程2在代码运行过程中再次需要读取data变量的值,此时尝试从本地工作内存中读取,就会发现这个data = 0已经过期了,此时,他就必须重新从主内存中加载data变量最新的值!那么不就可以读取到data = 1这个最新的值了

 

对一个变量加了volatile关键字修饰之后,只要一个线程修改了这个变量的值,立马强制刷回主内存。接着强制过期其他线程的本地工作内存中的缓存,最后其他线程读取变量值的时候,强制重新从主内存来加载最新的值,这样就可以保证任何一个线程修改了变量值,其他线程立马就可以看见了,这就是所谓的volatile保证了可见性的工作原理。

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