面试题:volatile

一旦一个共享变量(类的成员变量、类的静态成员变量)被volatile修饰之后,那么就具备了两层语义:

1. 保证线程间的可见性

保证了不同线程对这个变量进行操作时的可见性,即一个线程修改了某个变量的值,这新值对其他线程来说是立即可见的,volatile关键字会强制将修改的值立即写入主存。

一个典型的例子:永不停止的循环

package com.itheima.basic;


// 可见性例子
// -Xint
public class ForeverLoop {
    static boolean stop = false;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            stop = true;
            System.out.println("modify stop to true...");
        }).start();
        foo();
    }

    static void foo() {
        int i = 0;
        while (!stop) {
            i++;
        }
        System.out.println("stopped... c:"+ i);
    }
}

当执行上述代码的时候,发现 foo() 方法中的循环是结束不了的,也就说读取不到共享变量的值结束循环。

主要是因为在JVM 虚拟机中有一个JIT(即时编辑器)给代码做了优化

上述代码

while (!stop) {
i++;
}

在很短的时间内,这个代码执行的次数太多了,当达到了一个阈值,JIT就会优化此代码,如下:

while (true) {
i++;
}

当把代码优化成这样子以后,及时stop变量改变为了false也依然停止不了循环

解决方案:

第一:

在程序运行的时候加入vm参数-Xint表示禁用即时编辑器,不推荐,得不偿失(其他程序还要使用)

第二:

在修饰stop变量的时候加上volatile,表示当前代码禁用了即时编辑器,问题就可以解决,代码如下:

static volatile boolean stop = false;

2. 禁止进行指令重排序

用 volatile 修饰共享变量会在读、写共享变量时加入不同的屏障,阻止其他读写操作越过屏障,从而达到阻止重排序的效果

在这里插入图片描述

在去获取上面的结果的时候,有可能会出现4种情况

情况一:先执行actor2获取结果 —> 0,0(正常)

情况二:先执行actor1中的第一行代码,然后执行actor2获取结果—>0,1(正常)

情况三:先执行actor1中所有代码,然后执行actor2获取结果—>1,1(正常)

情况四:先执行actor1中第二行代码,然后执行actor2获取结果—>1,0 (发生了指令重排序,影响结果)

解决方案

在变量上添加volatile,禁止指令重排序,则可以解决问题

在这里插入图片描述

屏障添加的示意图

在这里插入图片描述

  • 写操作 加的屏障是阻止上方其它写操作越过屏障排到volatile变量写之下
  • 读操作 加的屏障是阻止下方其它读操作越过屏障排到volatile变量读之上

其他补充

我们上面的解决方案是把volatile加在了int y这个变量上,我们能不能把它加在int x这个变量上呢?

下面代码使用volatile修饰了x变量

在这里插入图片描述

屏障添加的示意图

在这里插入图片描述

这样显然是不行的,主要是因为下面两个原则:

  • 写操作加的屏障是阻止上方其它写操作越过屏障排到volatile变量写之下
  • 读操作加的屏障是阻止下方其它读操作越过屏障排到volatile变量读之上

所以,现在我们就可以总结一个volatile使用的小妙招:

  • 写变量让volatile修饰的变量的在代码最后位置
  • 读变量让volatile修饰的变量的在代码最开始位置

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