共享变量在线程间不可见的原因
- 线程的交叉执行
- 重排序结合线程交叉执行
- 共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新
- 使用synchronized的来保证可见性
使用synchronized的两条规定：
- 线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存
- 线程加锁锁时，将清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量时需要从主内存中重新读取最新的值（注意加锁与解锁是同一把锁）
- volatile 来实现可见性
通过加入内存屏障和禁止重拍讯优化来实现可见性。
- 对volatile变量写操作时，会在写操作后加入一条store屏障指令，将本地内存中的共享变量值刷新到主内存
- 对volatile变量进行读操作时，会在读操作前加入一条load屏障指令，从主内存中读取共享变量。
也就是说使用volatile关键字在读和写操作时都会强迫从主内存中获取变量值。
下图是使用volatile写操作的示意图
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使用volatile写操作前会插入一条StoreStore指令来禁止在volatile写之前的普通写对volatile写的指令重排序优化，在写之后会插入一条StoreLoad屏障指令来防止上面的volatile写操作和下面可能有的读或者写进行指令重排序。
下图是volatile读操作示意图
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- volatile操作都是cpu指令级别的
下面看一段演示代码
@Slf4j
public class CountExample4 {
// 请求总数
public static int clientTotal = 5000;
// 同时并发执行的线程数
public static int threadTotal = 200;
public static volatile int count = 0;
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
for (int i = 0; i < clientTotal ; i++) {
executorService.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
add();
semaphore.release();
} catch (Exception e) {
log.error("exception", e);
}
countDownLatch.countDown();
});
}
countDownLatch.await();
executorService.shutdown();
log.info("count:{}", count);
}
private static void add() {
count++;
// 1、count
// 2、+1
// 3、count
}
}
我们多次运行个这段代码，发现结果并不是我们预期5000，volatile只能保证可见性并不能保证原子性。
通常来说使用volatile需要具备两个条件
- 对变量写操作不依赖当前值
- 该变量没有包含在其他变量的所在的式中
所以volatile非常适合用作状态标记量，比如做为线程是否被初始化。还有就是用double check 我之前的博客就提到的单例模式中就使用了volatile来做double check 双重检查实现单例。
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