Java中的Volatile如何工作？ Java中的volatile关键字示例

如何在Java中使用Volatile关键字

在Java采访中，什么是volatile变量以及何时在Java中使用volatile变量是Java 采访中一个著名的多线程采访问题。尽管许多程序员都知道什么是volatile变量，但是他们在第二部分上失败了，即在Java中何处使用volatile变量，因为对Java的volatile缺乏清晰的认识和动手并不常见。在本教程中，我们将通过提供Java中volatile变量的简单示例并讨论何时在Java中使用volatile变量来解决这一差距。无论如何，Java中的volatile关键字用作Java编译器和Thread的指示符，它们不缓存此变量的值，而始终从主内存读取它。因此，如果您想共享实现中原子的读写操作所涉及的任何变量，例如，以int或boolean变量进行读写，则可以将它们声明为volatile变量。

从Java 5以及主要的变化（如自动装箱，枚举，泛型和变量参数）开始，Java在Java内存模型（JMM）中引入了一些更改，从而保证了从一个线程到另一个线程所做更改的可见性，也称为“事前发生”，可以解决一个线程中发生的内存写入问题可以“泄漏”并被另一个线程看到。

Java volatile关键字不能与方法或类一起使用，而只能与变量一起使用。 Java volatile关键字还保证可见性和顺序，在Java 5对任何volatile变量的写操作发生在对volatile变量的任何读取之前。顺便说一下，使用volatile关键字还可以防止编译器或JVM对代码重新排序或使它们脱离同步障碍。

为了了解Java中volatile关键字的示例，让我们回到Java中的Singleton模式，并查看在Singleton中使用Volatile且在Java中不使用volatile关键字的情况下，经过双重检查的锁定。

/*** Java program to demonstrate where to use Volatile keyword in Java.* In this example Singleton Instance is declared as volatile variable to ensure* every thread see updated value for _instance.* * @author Javin Paul*/
public class Singleton{
private static volatile Singleton _instance; //volatile variable public static Singleton getInstance(){if(_instance == null){synchronized(Singleton.class){if(_instance == null)_instance = new Singleton();}}return _instance;}

如果仔细看一下代码，您将能够发现：

1）我们只创建一次实例

2）我们在第一个请求到来时懒洋洋地创建实例。

如果我们不使_instance变量可变为正在创建Singleton实例的线程无法通信其他线程，则该实例已经创建，直到它从Singleton块中出来，因此，如果线程A正在创建Singleton实例，并且创建丢失CPU之后，所有其他线程将无法看到_instance值不为null，他们将认为_instance值仍为null 。

为什么？因为读取器线程未执行任何锁定，并且直到写入器线程脱离同步块，否则内存将不同步，并且_instance值也不会在主内存中更新。使用Java中的Volatile关键字，此问题由Java自己处理，并且此类更新将在所有阅读器线程中可见。

因此，在摘要中，除了Java中的synced关键字外，volatile关键字还用于在线程之间传递内存的内容。

让我们看一下Java中volatile关键字的另一个示例

在编写游戏的大部分时间中，我们使用变量bExit来检查用户是否按下了退出按钮，该变量的值在事件线程中进行了更新，并在游戏线程中进行了检查，因此，如果我们不对此变量使用volatile关键字，如果尚未在Java中同步，游戏线程可能会错过事件处理程序线程的更新。 Java中的volatile关键字保证了volatile变量的值将始终从主内存中读取，并且Java Memory模型中的“ before-before”关系将确保将内存内容传递给不同的线程。

private boolean bExit;while(!bExit) {checkUserPosition();updateUserPosition();}

在此代码示例中，一个线程（游戏线程）可以缓存“ bExit ”的值，而不是每次都在其他线程（事件处理程序线程）之间更改该值时从主内存中获取它；此线程将不可见。在Java中将布尔变量“ bExit ”设置为volatile可以确保不会发生这种情况。

何时在Java中使用Volatile变量

学习volatile关键字最重要的事情之一就是了解何时在Java中使用volatile变量。许多程序员都知道什么是volatile变量以及它如何工作，但他们从未真正将volatile用于任何实际目的。这是几个示例，以演示何时在Java中使用Volatile关键字：

1）如果要自动读写long和double变量，可以使用Volatile变量。 long和double都是64位数据类型，默认情况下，long和double的写入与原子和平台无关。许多平台在long和double变量2步中执行写操作，每步写32位，因此，线程可能会从两次不同的写操作中看到32位。您可以通过在Java中将long和double变量变为volatile来避免此问题。

2）在某些情况下，例如Visibility，可变变量可以用作Java中实现同步的替代方法。使用volatile变量，可以确保一旦写入操作完成，所有读取器线程都将看到volatile变量的更新值，而没有volatile关键字，则不同的读取器线程可能会看到不同的值。

3）volatile变量可用于通知编译器特定字段将被多个线程访问，这将阻止编译器进行任何重排序或任何类型的优化，而这在多线程环境中是不希望的。如果没有易失性变量，编译器可以重新排序代码，自由地缓存易失性变量的值，而不是始终从主内存中读取。像下面的示例一样，如果没有volatile变量，可能会导致无限循环

private boolean isActive = thread;
public void printMessage(){while(isActive){System.out.println("Thread is Active");}
}

如果没有volatile修饰符 ，则不能保证一个线程从另一线程看到isActive的更新值。编译器还可以自由缓存isActive的值，而不必在每次迭代中从主内存中读取它。通过将isActive为volatile变量，可以避免这些问题。

4）可以使用volatile变量的另一个地方是将双重检查锁定固定为Singleton模式。正如我们在“ 为什么要使用Enum作为Singleton中讨论”中所讨论的那样，在Java 1.4环境中，再次检查锁定已被破坏。

Java中Volatile关键字的要点

1. Java中的volatile关键字仅适用于变量，并且将volatile关键字与类和方法一起使用是非法的。

2. Java中的volatile关键字保证volatile变量的值始终从主内存中读取，而不是从Thread的本地缓存中读取。

3.在Java中，使用Java volatile关键字声明的所有变量（包括long和double变量）的读写操作都是原子的。

4.在Java中对变量使用volatile关键字可降低内存一致性错误的风险，因为在Java中对volatile变量的任何写入都会与该变量的后续读取建立先发生后关系。

5.从Java 5到volatile变量的更改始终对其他线程可见。而且，这还意味着，当线程在Java中读取volatile变量时，它不仅会看到volatile变量的最新更改，还会看到导致更改的代码的副作用。

6.读和写是原子的，因为即使不在Java中使用volatile关键字，引用变量也适用于大多数原始变量（除了long和double以外的所有类型）。

7.对Java中的volatile变量的访问永远不会有阻塞的机会，因为我们只进行简单的读或写操作，因此与同步块不同，我们永远不会保持任何锁或等待任何锁。

8.作为对象引用的Java volatile变量可以为null。

9. Java volatile关键字不是原子的，它的普遍误解是在声明volatile ++将是原子的之后，要使操作原子化，您仍然需要确保使用Java中的同步方法或块进行独占访问。

10.如果一个变量没有在多个线程之间共享，则不需要对该变量使用volatile关键字。

Java中sync和volatile关键字之间的区别

可变和同步之间的区别是在多线程和并发访问中提出的另一个流行的Java核心问题。请记住，volatile不能替代synced关键字，但在某些情况下可以用作替代。这是Java中volatile和sync关键字之间的一些区别。

1. Java中的volatile关键字是字段修饰符，而sync则修改代码块和方法。

2.同步获取并释放对监视器的Java volatile关键字的锁定，不需要这样做。

3.在同步的情况下，可以阻止Java中的线程等待任何监视器，而Java中的volatile关键字则不会。

4.同步方法比Java中的volatile关键字对性能的影响更大。

5.由于在Java中volatile关键字仅同步一个可变的螺纹存储器和“之间的值main ”存储器而同步进行同步线程存储器和“之间的所有变量的值main ”存储器和锁定和释放的监视器来引导。由于这个原因，Java中的synced关键字可能比volatile具有更多的开销。

6.您无法在null对象上同步，但是Java中的volatile变量可能为null。

7.在Java 5中，写入volatile字段具有与监视器发行版相同的存储效果，而从volatile字段读取具有与监视器获取相同的存储效果。

简而言之，Java中的volatile关键字不能替代同步块或方法，但是在某些情况下非常方便，并且可以节省Java中使用同步所带来的性能开销。如果您想了解更多有关volatile的知识，我还建议您在此处仔细阅读有关Java内存模型的常见问题解答，以很好地解释操作之前发生的事情。

翻译自: https://www.javacodegeeks.com/2018/03/volatile-java-works-example-volatile-keyword-java.html