010 Volatile和本地线程

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关键字Volatile
- 可见性：
- 原子性：
- 有序性：
本地线程
- 如何创建ThreadLocal变量
- 如何访问ThreadLocal变量
- 关于InheritableThreadLocal

关键字Volatile

Volatile是轻量级的synchronized,在多处理器环境下，可以保证共享变量的可见性。它不会引起线程上下文的切换和调度，正确的使用Volatile,比synchronized的使用和执行成本更低。

可见性：

可见性，是指线程之间的可见性，一个线程修改的状态对另一个线程是可见的。也就是一个线程修改一个共享变量时，另一个线程马上就能看到。比如：用volatile修饰的变量，就会具有可见性。
volatile修饰的变量不允许线程内部缓存和重排序，即直接修改内存。所以对其他线程是可见的。但是这里需要注意一个问题，volatile只能让被他修饰内容具有可见性，但不能保证它具有原子性。比如 volatile int a = 0；之后有一个操作 a++；这个变量a具有可见性，但是a++ 依然是一个非原子操作，也就是这个操作同样存在线程安全问题。
　　在 Java 中 volatile、synchronized 和 final 实现可见性。

原子性：

原子是世界上的最小单位，具有不可分割性。比如 a=0；（a非long和double类型）这个操作是不可分割的，那么我们说这个操作时原子操作。再比如：a++；这个操作实际是a = a + 1；是可分割的，所以他不是一个原子操作。非原子操作都会存在线程安全问题，需要我们使用同步技术
（sychronized）来让它变成一个原子操作。一个操作是原子操作，那么我们称它具有原子性。java的concurrent包下提供了一些原子类，我们可以通过阅读API来了解这些原子类的用法。比如：AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等。
　　在 Java 中 synchronized 和在 lock、unlock 中操作保证原子性。

有序性：

Java 语言提供了 volatile 和 synchronized 两个关键字来保证线程之间操作的有序性，
volatile 是因为其本身包含“禁止指令重排序”的语义，synchronized 是由“一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作”这条规则获得的，此规则决定了持有同一个对象锁的两个同步块只能串行执行。
　Java语言提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当把变量声明为volatile类型后，编译器与运行时都会注意到这个变量是共享的，因此不会将该变量上的操作与其他内存操作一起重排序。volatile变量不会被缓存在寄存器或者对其他处理器不可
见的地方，因此在读取volatile类型的变量时总会返回最新写入的值。
　　在访问volatile变量时不会执行加锁操作，因此也就不会使执行线程阻塞，因此volatile变量是一种比sychronized关键字更轻量级的同步机制。
当一个变量定义为 volatile 之后，将具备两种特性：

保证此变量对所有的线程的可见性，这里的“可见性”，如本文开头所述，当一个线程修改了这个变量的值，volatile 保证了新值能立即同步到主内存，以及每次使用前立即从主内存刷新。但普通变量做不到这点，普通变量的值在线程间传递均需要通过主内存来完成。
禁止指令重排序优化。有volatile修饰的变量，赋值后多执行了一个“load addl $0x0,
(%esp)”操作，这个操作相当于一个内存屏障（指令重排序时不能把后面的指令重排序到内存屏障之前的位置），只有一个CPU访问内存时，并不需要内存屏障；（什么是指令重排序：是指CPU采用了允许将多条指令不按程序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理。

本地线程

Java中的ThreadLocal类允许我们创建只能被同一个线程读写的变量。因此，如果一段代码含有一个ThreadLocal变量的引用，即使两个线程同时执行这段代码，它们也无法访问到对方的ThreadLocal变量。

如何创建ThreadLocal变量

以下代码展示了如何创建一个ThreadLocal变量：


private ThreadLocal myThreadLocal = new ThreadLocal();

我们可以看到，通过这段代码实例化了一个ThreadLocal对象。我们只需要实例化对象一次，并且也不需要知道它是被哪个线程实例化。虽然所有的线程都能访问到这个ThreadLocal实例，但是每个线程却只能访问到自己通过调用ThreadLocal的set()方法设置的值。即使是两个不同的线程在同一个
ThreadLocal对象上设置了不同的值，他们仍然无法访问到对方的值。

如何访问ThreadLocal变量

一旦创建了一个ThreadLocal变量，你可以通过如下代码设置某个需要保存的值：


myThreadLocal.set("A thread local value”);

可以通过下面方法读取保存在ThreadLocal变量中的值：


String threadLocalValue = (String) myThreadLocal.get();

ThreadLocal例子：


public class ThreadLocalExample {public static class MyRunnable implements Runnable {private ThreadLocal threadLocal = new ThreadLocal();@Overridepublic void run() {threadLocal.set((int) (Math.random() * 100D));try {Thread.sleep(2000);} catch (InterruptedException e) {}System.out.println(threadLocal.get());}}public static void main(String[] args) {MyRunnable sharedRunnableInstance = new MyRunnable();Thread thread1 = new Thread(sharedRunnableInstance);Thread thread2 = new Thread(sharedRunnableInstance);thread1.start();thread2.start();}
}

上面的例子创建了一个MyRunnable实例，并将该实例作为参数传递给两个线程。两个线程分别执行run()方法，并且都在ThreadLocal实例上保存了不同的值。如果它们访问的不是ThreadLocal对象并且调用的set()方法被同步了，则第二个线程会覆盖掉第一个线程设置的值。但是，由于它们访问的是
一个ThreadLocal对象，因此这两个线程都无法看到对方保存的值。也就是说，它们存取的是两个不同的值。