java并发编程中的可见性问题:
此图为Java内存模型:每个线程都有自己的工作内存,同时共同享有一个主内存。比如有两个线程,他们的代码都需要读取data这个变量的值,那么他们就会从主内存加载data变量的值到自己的工作内存中,才可以使用那个值。
那问题来了,为啥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?我直接让线程每次都从主内存加载变量的值不行吗?
- 因为线程运行的代码对应的是一些指令,是由CPU执行的!但是CPU每次执行指令运算的时候,也就是执行我们写的那一大坨代码的时候,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!
所以后面有了工作内存的概念,类似于一个本地高速缓存。
但是这样会有问题:
比如线程一修改了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变量为1,但是线程2的工作内存和主内存data值还是0.
这就导致,线程1和线程2其实都是在操作一个变量data,但是线程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!
volatile的作用以及原理
作用:
- 1、 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,必须让主内存里的data变量值立马变成最新的值!
- 2、 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,也就是一个变量副本的话,那么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了!
- 3、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!
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!
但是volatile是不能保证原子性的!
也就是说,volatile主要解决的是一个线程修改变量值之后,其他线程立马可以读到最新的值,是解决这个问题的,也就是可见性!
但是如果是多个线程同时修改一个变量的值,那还是可能出现多线程并发的安全问题,导致数据值修改错乱,volatile是不负责解决这个问题的,也就是不负责解决原子性问题!
原因:
原子性问题,得依赖synchronized、ReentrantLock等加锁机制来解决。
32位虚拟机中Long和double变量写操作不是原子性
Java规范规定所有变量写操作都是原子性,但是double和Long类型除外
原子性这块,特例,32位虚拟机里的long/double类型的变量的简单赋值写操作,不是原子的,long i = 30,double c = 45.0,在32位虚拟机里就不是原子的,因为long和double是64位的
0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000
如果多个线程同时并发的执行long i = 30,long是64位的,就会导致有的线程在修改i的高32位,有的线程在修改i的低32位,多线程并发给long类型的变量进行赋值操作,在32位的虚拟机下,是有问题的
就可能会导致多线程给long i = 30赋值之后,导致i的值不是30,可能是-3333344429,乱码一样的数字,就是因为高低32位赋值错了,就导致二进制数字转换为十进制之后是一个很奇怪的数字