Java volatile关键字特性讲解下篇

时间:2022-12-12 爱吃南瓜糕的北络人气:0

一、概述

关键字volatile虽然增加了实例变量在多个线程之间的可见性，但它却不具备同步性，那么也就不具备原子性。

二、特性详解

原子性是指一个线程的操作是不能被其他线程打断的，同一时间只有一个线程对一个变量进行操作。在多线程情况下，每个线程的执行结果不受其他线程的干扰，比如说多个线程同时对同一个共享成员变量n++ 100次，如果n的初始值为0，n最后的值应该是100，所以说多个线程是互不干扰的，这就是原子性的理解。但是实际n++b并不是原子性操作，n最后的值可能会不是100。

非原子性代码演示：

@Test
public void test2() {
   DataDemo dataDemo = new DataDemo();
   for (int i=0; i<20; i++) {
       CountAddThread thread = new CountAddThread(dataDemo);
       thread.start();
   }
   while (Thread.activeCount() > 1) {
       Thread.yield();
   }
   System.out.println("number值增加了20000次，此时number的实际值为：" + dataDemo.getNumber());
}
public class DataDemo {
    volatile private int number = 0;
    public void add() {
        this.number = this.number + 10;
    }
    public int getNumber() {
        return number;
    }
    public void addOne() {
        this.number = this.number + 1;
    }
}
public class CountAddThread extends Thread {
    private DataDemo dataDemo;
    public CountAddThread(DataDemo dataDemo) {
        this.dataDemo = dataDemo;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0; i<1000; i++) {
            dataDemo.addOne();
        }
    }
}

执行结果：
number值增加了20000次，此时number的实际值为：19699

结果分析：

this.number = this.number + 1 并不是一个原子操作，也就是非线程安全的。this.number = this.number + 1 的操作步骤分解如下：

（1）从内存中取出number的值；

（2）计算number的值；

（3）将number的值写到内存中；

假设在第2步计算值的时候，另外一个线程也修改i的值，那么这个时候就会出现脏数据。解决的办法其实就是使用synchronized关键字。所以说volatile本省并不处理数据的原子性，而是强制对数据的读写及时影响到主内存的。

解决办法：

（1）使用synchronized

可以通过对addOne方法添加synchronized关键字修饰，这样每次只有1个线程能执行addOne方法。

（2）使用JUC包下的AtomicInteger原子类进行实现。

原子操作是不能分割的整体，没有其他线程能够中断或检查正在原子操作中的变量。一个原子（atomic）类型就是一个原子操作可用的类型，它可以在没有锁的情况下做到线程安全。

使用synchronized 示例

@Test
public void test2() {
   DataDemo dataDemo = new DataDemo();
   for (int i=0; i<20; i++) {
        CountAddThread thread = new CountAddThread(dataDemo);
        thread.start();
   }
   while (Thread.activeCount() > 1) {
        Thread.yield();
   }
   System.out.println("number值增加了20000次，此时number的实际值为：" + dataDemo.getNumber());
}
public class CountAddThread extends Thread {
    private DataDemo dataDemo;
    public CountAddThread(DataDemo dataDemo) {
        this.dataDemo = dataDemo;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0; i<1000; i++) {
            dataDemo.addOne();
        }
    }
}
public class DataDemo {
    volatile private int number = 0;
    public void add() {
        this.number = this.number + 10;
    }
    public int getNumber() {
        return number;
    }
    synchronized public void addOne() {
        this.number = this.number + 1;
    }
}

执行结果：
number值增加了20000次，此时number的实际值为：20000

使用AtomicInteger原子类示例

@Test
public void test2() {
   DataDemo dataDemo = new DataDemo();
   for (int i=0; i<20; i++) {
       CountAddThread thread = new CountAddThread(dataDemo);
       thread.start();
   }
   while (dataDemo.getCount().get() != 20000) {
       Thread.yield();
   }
   System.out.println("count值增加了20000次，此时count的实际值为：" + dataDemo.getCount());
}
public class CountAddThread extends Thread {
    private DataDemo dataDemo;
    public CountAddThread(DataDemo dataDemo) {
        this.dataDemo = dataDemo;
    }
    @Override
    public void run() {
        for (int i=0; i<1000; i++) {
            dataDemo.atomicAddOne();
        }
    }
}
public class DataDemo {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
    public AtomicInteger getCount() {
        return count;
    }
    public void atomicAddOne() {
        count.getAndIncrement();
    }
}

执行结果：
count值增加了20000次，此时count的实际值为：20000

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