从零开始java多线程到分布式锁(七):volatile的使用以及优化
一:volatile关键字的使用
Synchronized锁一个重锁,其本质依赖于JVM核的Monitor的监控。实则上一旦使用偏锁/轻锁的优化在很多程度上会导致代码运行效率不高(原因就是多次CAS操作导致的)。因此,java引入另外一个关键字volatitle,但是说实话这个关键字的使用还是很少的,主要原因就是volatitle只能保证单次的读或者写的同步性,一旦一个方法出现对一个变量既有读又有写的操作该关键字就无法保证同步性了。实则上我们看见过最多一个就是使用该关键字的场景就是“饿汉式单例”的双重锁检验。
二:volatitle的原理
首先要说明一点volatitle修饰的方法是不会加锁的,所以他是轻量级的。但是由于其保证了JVM的可见性,所以在某一些简单的场景下是可以替代Synchronized来做简单的“加锁”
1.volatitle在JVM的运行原理
至于具体步骤可见下面的volatitle是如何保证JVM的可见性
2.volatitle跳过CPU的拷贝
对于一个普通方法的多线程执行,都是需要进行将公共变量从内存拷贝到CPU缓存上的,而volatitle跳过该拷贝直接从内存中获取工作内存。因此也避免了在同一个JVM下不同的CPU缓存不一致的问题(Synchronized避免该问题的方法是直接从JVM的对象的Monitor上获取锁标识)。
三:volatile如何保证JVM的三大特性的
JVM的三大特性:可见性,原子性,有序性。
1.保证可见性
volatile是可以保证JVM的可见性的(JVM的可见性是指即使是多线程情况下,一个线程改变变量值,另一个线程中的该变量副本也随之改变)。volatitle通过强制刷新主内存的公共变量保证可见性,如下:
(1)当前线程复制主内存的工作副本。
(2)当前线程改变值首先去主内存更新当前线程的工作副本
(3)当前线程改变工作副本的变量值,并且强制修改主内存中工作副本与当前副本一致(CAS操作)
(4)其他线程如做修改重复(2)、(3)
注:java中能保证可见性的关键字:sysnchronized ,volatitle以及final
2.不保证原子性
为什么该关键字不能保证原子性,基于一个JVM的名词“内存屏障”。简而言之,每一个volatitle修改都会刷新主内存的对应值,导致其他线程的CAS操作失败,因此就无法保证了。
注:在java中Synchronized,lock和unlock能保证原子性。
3.保证顺序性
volatile 是因为其本身包含“禁止指令重排序”的语义,synchronized 是由“一个变量在同一个时刻只允许一条线程对其进行 lock 操作”这条规则获得的,此规则决定了持有同一个对象锁的两个同步块只能串行执行。
四:volatitle的性能比较
volatitle在读的方面性能优越与普通方法差不多(这也是饿汉式单例双锁的使用的原因),但是写操作就消耗性能了毕竟要多次 进行主副内存的强制刷新。