JUC併發編程學習筆記（十六）Volatile

Volatile

保證可見性

private volatile static Integer num = 0;

使用了volatile關鍵字，即可保證它本身可被其他線程的工作記憶體感知，即變化時也會被同步變化。

不保證原子性

原子性：不可分割

線程A在執行任務時是不可被打擾的，也不能被分割，要麼同時成功，要麼同時失敗。

package org.example.tvolatile;

public class VDemo02 {
    //synchronized保證原子性，每次只有一條線程執行，所以結果準確
    //volatile不保證原子性，雖然也是同步機制，但是結果不准確
    private volatile static int num = 0;
    public static void add(){
        num++;
    }
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount()>2){//主線程和GC線程
            Thread.yield();//讓主線程禮讓
        }
        System.out.println(num);
    }

}

每次結果也不一樣。

如果不加Lock加synchronized，怎麼保證原子性?

要瞭解為什麼一個num++都不能保證原子性，首先我們需要查看到他編譯好的class位元組碼文件，找到target，並且右鍵選擇打開外部的文件，找到對應的class文件，再通過javap -c命令反編譯查看位元組碼文件。

查看到位元組碼文件後可以看到從底層看，其實num++這個操作再多線程下並不安全，有獲取和寫回這兩個操作

那麼又回到了這個問題，在volatile中如何保證原子性。打開jdk幫助文檔，我們能找到原子性的一些數據類型

在volatile需要保證原子性操作的時候使用原子類來解決原子問題。

原子類為什麼高級

原子類的包裝類底層使用的是CAS操作。

package org.example.tvolatile;

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class VDemo02 {
    //synchronized保證原子性，每次只有一條線程執行，所以結果準確
    //volatile不保證原子性，雖然也是同步機制，但是結果不准確
    private volatile static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0);
    public static void add(){
        num.getAndIncrement();//AtomicInteger+1的方法，並不是簡單的+1操作，方法：CAS
    }
    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            new Thread(()->{
                for (int j = 0; j < 1000; j++) {
                    add();
                }
            }).start();
        }
        while (Thread.activeCount()>2){//主線程和GC線程
            Thread.yield();//讓主線程禮讓
        }
        System.out.println(num);
    }

}

這些類的底層都直接調用c++和操作系統掛鉤！在記憶體中修改值。Unsafe類是一個很特殊的存在！Unsafe類的所有方法都是native方法，調用c++底層

native是與C++聯合開發的時候用的！java自己開發不用的！

禁止指令重排

什麼是指令重排：你寫的程式並不是按照你寫的那樣去執行的

源代碼-----編譯器優化的指令重排--------指令並行也可能會指令重排--------記憶體系統也會重排--------->執行

int x = 1;//1
int y = 2;//2
x = x+5;//3
y = x*x;//4

我們所期望的執行順序：1、2、3、4;但是如果按照1、3、2、4或者2、4、1、3的順序執行也是能夠順利運行的，電腦執行時可能對對我們所期望執行順序的程式進行指令重排，結果是正確的但是對運行順序有所不同

但是指令重排後的順序不可能是4、3、2、1或者其它不符合邏輯的順序。因為處理器在進行指令重拍的過程中會考慮數據之間的依賴性

可能造成影響的結果：四個初始值都為零

由於兩個線程的操作都沒有數據依賴性，指令重排就不會考慮順序問題，可能會導致最終的執行順序如下

多線程下可能導致一些問題

正常結果：x=0;y=0;

指令重排導致的詭異結果：x=2;y=1;

這是一種概念可能你寫1000w行代碼都不一定會出現，但是在理論上是一定會參數的。

volatile可以避免指令重排

電腦中存在著一種指令叫做記憶體屏障，它是一種CPU指令。

作用：

1、保證特定操作的執行順序（可以讓volatile避免指令重排）

2、可以保證某些變數的記憶體可見性（可以讓volatile實現可見性）

Volatile保證可見性、不能保證原子性、由於記憶體屏障，可以避免指令重排的現象產生！

記憶體屏障在單例模式中使用的最多！