javavolatile多线程（volatile 多线程）

本篇文章给大家谈谈javavolatile多线程，以及volatile 多线程对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

1、Java 理论与实践: 正确使用 volatile 变量 线程同步2、java多线程有几种实现方法？线程之间如何同步3、java 程序中怎么保证多线程的运行安全？4、为什么在多线程程序中要慎用volatile关键字5、java里volatile关键字有什么特性？6、java多线程处理问题时，定义一个volatile修饰的变量来记录线程数，有什么作用呢。

Java 理论与实践: 正确使用 volatile 变量 线程同步

Java语言规范中指出 为了获得最佳速度 允许线程保存共享成员变量的私有拷贝 而且只当线程进入或者离开同步代码块时才与共享成员变量的原始值对比

这样当多个线程同时与某个对象交互时 就必须要注意到要让线程及时的得到共享成员变量的变化

而volatile关键字就是提示VM:对于这个成员变量不能保存它的私有拷贝 而应直接与共享成员变量交互

使用建议 在两个或者更多的线程访问的成员变量上使用volatile 当要访问的变量已在synchronized代码块中 或者为常量时 不必使用

由于使用volatile屏蔽掉了VM中必要的代码优化 所以在效率上比较低 因此一定在必要时才使用此关键字

Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制 当持久化对象时 可能有一个特殊的对象数据成员 我们不想用serialization机制来保存它 为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization 可以在这个域前加上关键字transient

transient是Java语言的关键字 用来表示一个域不是该对象串行化的一部分 当一个对象被串行化的时候 transient型变量的值不包括在串行化的表示中 然而非transient型的变量是被包括进去的

注意static变量也是可以串行化的

Java 语言中的 volatile 变量可以被看作是一种 程度较轻的 synchronized ;与 synchronized 块相比 volatile 变量所需的编码较少 并且运行时开销也较少 但是它所能实现的功能也仅是 synchronized 的一部分 本文介绍了几种有效使用 volatile 变量的模式 并强调了几种不适合使用 volatile 变量的情形

锁提供了两种主要特性 互斥（mutual exclusion） 和可见性（visibility） 互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁 因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议 这样 一次就只有一个线程能够使用该共享数据 可见性要更加复杂一些 它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的 如果没有同步机制提供的这种可见性保证 线程看到的共享变量可能是修改前的值或不一致的值 这将引发许多严重问题

Volatile 变量

Volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性 但是不具备原子特性 这就是说线程能够自动发现 volatile 变量的最新值 Volatile 变量可用于提供线程安全 但是只能应用于非常有限的一组用例 多个变量之间或者某个变量的当前值与修改后值之间没有约束 因此 单独使用 volatile 还不足以实现计数器 互斥锁或任何具有与多个变量相关的不变式（Invariants）的类（例如 start =end ）

出于简易性或可伸缩性的考虑 您可能倾向于使用 volatile 变量而不是锁 当使用 volatile 变量而非锁时 某些习惯用法（idiom）更加易于编码和阅读 此外 volatile 变量不会像锁那样造成线程阻塞 因此也很少造成可伸缩性问题 在某些情况下 如果读操作远远大于写操作 volatile 变量还可以提供优于锁的性能优势

正确使用 volatile 变量的条件

您只能在有限的一些情形下使用 volatile 变量替代锁 要使 volatile 变量提供理想的线程安全 必须同时满足下面两个条件

对变量的写操作不依赖于当前值

该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

实际上 这些条件表明 可以被写入 volatile 变量的这些有效值独立于任何程序的状态 包括变量的当前状态

第一个条件的限制使 volatile 变量不能用作线程安全计数器 虽然增量操作（x++）看上去类似一个单独操作 实际上它是一个由读取 修改 写入操作序列组成的组合操作 必须以原子方式执行 而 volatile 不能提供必须的原子特性 实现正确的操作需要使 x 的值在操作期间保持不变 而 volatile 变量无法实现这点 （然而 如果将值调整为只从单个线程写入 那么可以忽略第一个条件 ）

大多数编程情形都会与这两个条件的其中之一冲突 使得 volatile 变量不能像 synchronized 那样普遍适用于实现线程安全 清单 显示了一个非线程安全的数值范围类 它包含了一个不变式 下界总是小于或等于上界

清单 非线程安全的数值范围类

@NotThreadSafe

public class NumberRange {

private int lower upper;

public int getLower（） { return lower; }

public int getUpper（） { return upper; }

public void setLower（int value） {

if （value upper）

throw new IllegalArgumentException（…）

lower = value;

}

public void setUpper（int value） {

if （value lower）

throw new IllegalArgumentException（…）

upper = value;

}

}

这种方式限制了范围的状态变量 因此将 lower 和 upper 字段定义为 volatile 类型不能够充分实现类的线程安全 从而仍然需要使用同步 否则 如果凑巧两个线程在同一时间使用不一致的值执行 setLower 和 setUpper 的话 则会使范围处于不一致的状态 例如 如果初始状态是 （ ） 同一时间内 线程 A 调用 setLower（ ） 并且线程 B 调用 setUpper（ ） 显然这两个操作交叉存入的值是不符合条件的 那么两个线程都会通过用于保护不变式的检查 使得最后的范围值是 （ ） 一个无效值 至于针对范围的其他操作 我们需要使 setLower（） 和 setUpper（） 操作原子化 而将字段定义为 volatile 类型是无法实现这一目的的

性能考虑

使用 volatile 变量的主要原因是其简易性 在某些情形下 使用 volatile 变量要比使用相应的锁简单得多 使用 volatile 变量次要原因是其性能 某些情况下 volatile 变量同步机制的性能要优于锁

很难做出准确 全面的评价 例如 X 总是比 Y 快 尤其是对 JVM 内在的操作而言 （例如 某些情况下 VM 也许能够完全删除锁机制 这使得我们难以抽象地比较 volatile和 synchronized 的开销 ）就是说 在目前大多数的处理器架构上 volatile 读操作开销非常低 几乎和非 volatile 读操作一样 而 volatile 写操作的开销要比非 volatile 写操作多很多 因为要保证可见性需要实现内存界定（Memory Fence） 即便如此 volatile 的总开销仍然要比锁获取低

volatile 操作不会像锁一样造成阻塞 因此 在能够安全使用 volatile 的情况下 volatile 可以提供一些优于锁的可伸缩特性 如果读操作的次数要远远超过写操作 与锁相比 volatile 变量通常能够减少同步的性能开销

正确使用 volatile 的模式

很多并发性专家事实上往往引导用户远离 volatile 变量 因为使用它们要比使用锁更加容易出错 然而 如果谨慎地遵循一些良好定义的模式 就能够在很多场合内安全地使用 volatile 变量 要始终牢记使用 volatile 的限制 只有在状态真正独立于程序内其他内容时才能使用 volatile 这条规则能够避免将这些模式扩展到不安全的用例

模式 # :状态标志

也许实现 volatile 变量的规范使用仅仅是使用一个布尔状态标志 用于指示发生了一个重要的一次性事件 例如完成初始化或请求停机

很多应用程序包含了一种控制结构 形式为 在还没有准备好停止程序时再执行一些工作 如清单 所示

清单 将 volatile 变量作为状态标志使用

volatile boolean shutdownRequested;

…

public void shutdown（） { shutdownRequested = true; }

public void doWork（） {

while （！shutdownRequested） {

// do stuff

}

}

很可能会从循环外部调用 shutdown（） 方法 即在另一个线程中 因此 需要执行某种同步来确保正确实现 shutdownRequested 变量的可见性 （可能会从 JMX 侦听程序 GUI 事件线程中的操作侦听程序 通过 RMI 通过一个 Web 服务等调用） 然而 使用 synchronized 块编写循环要比使用清单 所示的 volatile 状态标志编写麻烦很多 由于 volatile 简化了编码 并且状态标志并不依赖于程序内任何其他状态 因此此处非常适合使用 volatile

这种类型的状态标记的一个公共特性是 通常只有一种状态转换 shutdownRequested 标志从 false 转换为 true 然后程序停止 这种模式可以扩展到来回转换的状态标志 但是只有在转换周期不被察觉的情况下才能扩展（从 false 到 true 再转换到 false） 此外 还需要某些原子状态转换机制 例如原子变量

模式 # :一次性安全发布（one time safe publication）

缺乏同步会导致无法实现可见性 这使得确定何时写入对象引用而不是原语值变得更加困难 在缺乏同步的情况下 可能会遇到某个对象引用的更新值（由另一个线程写入）和该对象状态的旧值同时存在 （这就是造成著名的双重检查锁定（double checked locking）问题的根源 其中对象引用在没有同步的情况下进行读操作 产生的问题是您可能会看到一个更新的引用 但是仍然会通过该引用看到不完全构造的对象）

实现安全发布对象的一种技术就是将对象引用定义为 volatile 类型 清单 展示了一个示例 其中后台线程在启动阶段从数据库加载一些数据 其他代码在能够利用这些数据时 在使用之前将检查这些数据是否曾经发布过

清单 将 volatile 变量用于一次性安全发布

public class BackgroundFloobleLoader {

public volatile Flooble theFlooble;

public void initInBackground（） {

// do lots of stuff

theFlooble = new Flooble（）   // this is the only write to theFlooble

}

}

public class SomeOtherClass {

public void doWork（） {

while （true） {

// do some stuff…

// use the Flooble but only if it is ready

if （floobleLoader theFlooble != null）

doSomething（floobleLoader theFlooble）

}

}

}

如果 theFlooble 引用不是 volatile 类型 doWork（） 中的代码在解除对 theFlooble 的引用时 将会得到一个不完全构造的 Flooble

该模式的一个必要条件是 被发布的对象必须是线程安全的 或者是有效的不可变对象（有效不可变意味着对象的状态在发布之后永远不会被修改） volatile 类型的引用可以确保对象的发布形式的可见性 但是如果对象的状态在发布后将发生更改 那么就需要额外的同步

模式 # :独立观察（independent observation）

安全使用 volatile 的另一种简单模式是 定期 发布 观察结果供程序内部使用 例如 假设有一种环境传感器能够感觉环境温度 一个后台线程可能会每隔几秒读取一次该传感器 并更新包含当前文档的 volatile 变量 然后 其他线程可以读取这个变量 从而随时能够看到最新的温度值

使用该模式的另一种应用程序就是收集程序的统计信息 清单 展示了身份验证机制如何记忆最近一次登录的用户的名字 将反复使用 lastUser 引用来发布值 以供程序的其他部分使用

清单 将 volatile 变量用于多个独立观察结果的发布

public class UserManager {

public volatile String lastUser;

public boolean authenticate（String user String password） {

boolean valid = passwordIsValid（user password）

if （valid） {

User u = new User（）

activeUsers add（u）

lastUser = user;

}

return valid;

}

}

该模式是前面模式的扩展 将某个值发布以在程序内的其他地方使用 但是与一次性事件的发布不同 这是一系列独立事件 这个模式要求被发布的值是有效不可变的 即值的状态在发布后不会更改 使用该值的代码需要清楚该值可能随时发生变化

模式 # : volatile bean 模式

volatile bean 模式适用于将 JavaBeans 作为 荣誉结构 使用的框架 在 volatile bean 模式中 JavaBean 被用作一组具有 getter 和/或 setter 方法 的独立属性的容器 volatile bean 模式的基本原理是 很多框架为易变数据的持有者（例如 HttpSession）提供了容器 但是放入这些容器中的对象必须是线程安全的

在 volatile bean 模式中 JavaBean 的所有数据成员都是 volatile 类型的 并且 getter 和 setter 方法必须非常普通 除了获取或设置相应的属性外 不能包含任何逻辑 此外 对于对象引用的数据成员 引用的对象必须是有效不可变的 （这将禁止具有数组值的属性 因为当数组引用被声明为 volatile 时 只有引用而不是数组本身具有 volatile 语义） 对于任何 volatile 变量 不变式或约束都不能包含 JavaBean 属性 清单 中的示例展示了遵守 volatile bean 模式的 JavaBean:

清单 遵守 volatile bean 模式的 Person 对象

@ThreadSafe

public class Person {

private volatile String firstName;

private volatile String lastName;

private volatile int age;

public String getFirstName（） { return firstName; }

public String getLastName（） { return lastName; }

public int getAge（） { return age; }

public void setFirstName（String firstName） {

this firstName = firstName;

}

public void setLastName（String lastName） {

this lastName = lastName;

}

public void setAge（int age） {

this age = age;

}

}

volatile 的高级模式

前面几节介绍的模式涵盖了大部分的基本用例 在这些模式中使用 volatile 非常有用并且简单 这一节将介绍一种更加高级的模式 在该模式中 volatile 将提供性能或可伸缩性优势

volatile 应用的的高级模式非常脆弱 因此 必须对假设的条件仔细证明 并且这些模式被严格地封装了起来 因为即使非常小的更改也会损坏您的代码！同样 使用更高级的 volatile 用例的原因是它能够提升性能 确保在开始应用高级模式之前 真正确定需要实现这种性能获益 需要对这些模式进行权衡 放弃可读性或可维护性来换取可能的性能收益 如果您不需要提升性能（或者不能够通过一个严格的测试程序证明您需要它） 那么这很可能是一次糟糕的交易 因为您很可能会得不偿失 换来的东西要比放弃的东西价值更低

模式 # :开销较低的读 写锁策略

目前为止 您应该了解了 volatile 的功能还不足以实现计数器 因为 ++x 实际上是三种操作（读 添加 存储）的简单组合 如果多个线程凑巧试图同时对 volatile 计数器执行增量操作 那么它的更新值有可能会丢失

然而 如果读操作远远超过写操作 您可以结合使用内部锁和 volatile 变量来减少公共代码路径的开销 清单 中显示的线程安全的计数器使用 synchronized 确保增量操作是原子的 并使用 volatile 保证当前结果的可见性 如果更新不频繁的话 该方法可实现更好的性能 因为读路径的开销仅仅涉及 volatile 读操作 这通常要优于一个无竞争的锁获取的开销

清单 结合使用 volatile 和 synchronized 实现 开销较低的读 写锁

清单 结合使用 volatile 和 synchronized 实现 开销较低的读 写锁 单 结合使用 volatile 和 synchronized 实现 开销较低的读 写锁

@ThreadSafe

public class CheesyCounter {

// Employs the cheap read write lock trick

// All mutative operations MUST be done with the this lock held

@GuardedBy（ this ） private volatile int value;

public int getValue（） { return value; }

public synchronized int increment（） {

return value++;

}

}

之所以将这种技术称之为 开销较低的读 写锁 是因为您使用了不同的同步机制进行读写操作 因为本例中的写操作违反了使用 volatile 的第一个条件 因此不能使用 volatile 安全地实现计数器 您必须使用锁 然而 您可以在读操作中使用 volatile 确保当前值的可见性 因此可以使用锁进行所有变化的操作 使用 volatile 进行只读操作 其中 锁一次只允许一个线程访问值 volatile 允许多个线程执行读操作 因此当使用 volatile 保证读代码路径时 要比使用锁执行全部代码路径获得更高的共享度 就像读 写操作一样 然而 要随时牢记这种模式的弱点 如果超越了该模式的最基本应用 结合这两个竞争的同步机制将变得非常困难

结束语

lishixinzhi/Article/program/Java/hx/201311/25585

java多线程有几种实现方法？线程之间如何同步

java中多线程的实现方法有两种：1.直接继承thread类；2.实现runnable接口；同步的实现方法有五种：1.同步方法；2.同步代码块；3.使用特殊域变量(volatile)实现线程同步；4.使用重入锁实现线程同步；5.使用局部变量实现线程同步

。

其中多线程实现过程中需注意重写或者覆盖run()方法，而对于同步的实现方法中使用较常使用的是利用synchronized编写同步方法和代码块。

java 程序中怎么保证多线程的运行安全？

2.1.读一致性

Java 中针对上述“读不安全”的问题提供了关键字 volatile 来解决问题，被 volatile 修饰的成员变量，在内容发生更改的时候，会通知所有线程去主内存更新最新的值，这样就解决了读不安全的问题，实现了读一致性。

但是，读一致性是无法解决写一致性的，虽然能够使得每个线程都能及时获取到最新的值，但是1.1中的写一致性问题还是会存在。

既然如此，Java 为啥还要提供 volatile 关键字呢？这并非多余的存在，在某些场景下只需要读一致性的话，这个关键字就能够满足需求而且性能相对还不错，因为其他的能够保证“读写”都一直的办法，多多少少存在一些牺牲。

2.2.写一致性

Java 提供了三种方式来保证读写一致性，分别是互斥锁、自旋锁、线程隔离。

2.2.1.互斥锁

互斥锁只是一个锁概念，在其他场景也叫做独占锁、悲观锁等，其实就是一个意思。它是指线程之间是互斥的，某一个线程获取了某个资源的锁，那么其他线程就只能睡眠等待。

在 Java 中互斥锁的实现一般叫做同步线程锁，关键字 synchronized，它锁住的范围是它修饰的作用域，锁住的对象是：当前对象（对象锁）或类的全部对象（类锁）——锁释放前，其他线程必将阻塞，保证锁住范围内的操作是原子性的，而且读取的数据不存在一致性问题。

对象锁：当它修饰方法、代码块时，将会锁住当前对象

类锁：修饰类、静态方法时，则是锁住类的所有对象

注意： 锁住的永远是对象，锁住的范围永远是 synchronized 关键字后面的花括号划定的代码域。

2.2.2.自旋锁

自旋锁也只是一个锁概念，在其他场景也叫做乐观锁等。

自旋锁本质上是不加锁，而是通过对比旧数据来决定是否更新：

为什么在多线程程序中要慎用volatile关键字

因为volatile并不能保证其原子性，他只保证了某一个线程对他修改以后其他线程可见，

尤其是当多个线程对一个变量自增活自减时会导致变量出错。

参照《深入理解java虚拟机》一书，volatile运用在以下场景：

1运算结果并不依赖变量的当前值，或者能够确保只有单一的线程修改变量的值。

2变量不需要与其他的状态变量共同参与不变约束（表示看不懂这句）。

因此，在使用volatile关键字时要慎重，并不是只要简单类型变量使用volatile修饰，对这个变量的所有操作都是原来操作，当变量的值由自身的　上一个决定时，如n=n+1、n++等，volatile关键字将失效，只有当变量的值和自身上一个值无关时对该变量的操作才是原子级别的，如n = m+1，这个就是原级别的。所以在使用volatile关键时一定要谨慎，如果自己没有把握，可以使用synchronized来代替volatile。

java里volatile关键字有什么特性？

Java语言中关键字 volatile 被称作轻量级的 synchronized，与synchronized相比，volatile编码相对简单且运行的时的开销较少，但能够正确合理的应用好 volatile 并不是那么的容易，因为它比使用锁更容易出错，接下来本文主要介绍 volatile 的使用准则，以及使用过程中需注意的地方。

为何使用volatile？

（1）简易性：在某些需要同步的场景下使用volatile变量要比使用锁更加简单

（2）性能：在某些情况下使用volatile同步机制的性能要优于锁

（3）volatile操作不会像锁一样容易造成阻塞

volatile特性

（1）volatile 变量具有 synchronized 的可见性特性，及如果一个字段被声明为volatile，java线程内存模型确保所有的线程看到这个变量的值是一致的

（2）禁止进行指令重排序

（3）不保证原子性

注：

① 重排序：重排序通常是编译器或运行时环境为了优化程序性能而采取的对指令进行重新排序执行的一种手段

② 原子性：不可中断的一个或一系列操作

③ 可见性：锁提供了两种主要特性：互斥和可见性，互斥即一次只允许一个线程持有某个特定的锁，因此可使用该特性实现对共享数据的协调访问协议，这样，一次就只有一个线程能够使用该共享数据。可见性要更加复杂一些，它必须确保释放锁之前对共享数据做出的更改对于随后获得该锁的另一个线程是可见的。

volatile的实现原理

如果对声明了volatile的变量进行写操作，JVM就会向处理器发送一条Lock前缀的指令，该Lock指令会使这个变量所在缓存行的数据回写到系统内存，根据缓存一致性协议，每个处理器都会通过嗅探在总线上传输的数据来检查自己缓存的值是否已过期，当处理器发现自己的缓存行对应的地址被修改，就会将当前处理器的缓存行设置成无效状态，在下次访问相同内存地址时，强制执行缓存行填充。

正确使用volatile的场景

volatile 主要用来解决多线程环境中内存不可见问题。对于一写多读，是可以解决变量同步问题，但是如果多写，就无法解决线程安全问题。如：

1、不适合使用volatile的场景（非原子性操作）

（1）反例

private static volatile int nextSerialNum = 0;

public static long generateSerialNum() {

return nextSerialNum++;

}

这个方法的目的是要确保每次调用都返回不同的自增值，然而结果并不理想，问题在于增量操作符（++）不是原子操作，实际上它是一个由读取－修改－写入操作序列组成的组合操作，如果第二个线程在第一个线程读取旧值和写回新值期间读取这个域，第二个线程与第一个线程就会读取到同一个值。

（2）正例

其实面对上面的反例场景可以使用JDK1.5 java.util.concurrent.atomic中提供的原子包装类型来保证原子性操作

private static AtomicInteger nextSerialNum = new AtomicInteger(0);

public static long generateSerialNum() {

return nextSerialNum.getAndIncrement();

}

2、适合使用volatile的场景

在日常工作当中volatile大多被在状态标志的场景当中，如：

要通过一个线程来终止另外一个线程的场景

（1）反例

private static boolean stopThread;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Thread th = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

int i = 0;

while (!stopThread) {

i++;

}

}

});

th.start();

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

stopThread = true;

}

运行后发现该程序根本无法终止循环，原因是，java语言规范并不保证一个线程写入的值对另外一个线程是可见的，所以即使主线程main函数修改了共享变量stopThread状态，但是对th线程并不一定可见，最终导致循环无法终止。

（2）正例

private static volatile boolean stopThread;

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

Thread th = new Thread(new Runnable() {

@Override

public void run() {

int i = 0;

while (!stopThread) {

i++;

}

}

});

th.start();

TimeUnit.SECONDS.sleep(2);

stopThread = true;

}

通过使用关键字volatile修饰共享变量stopThread，根据volatile的可见性原则可以保证主线程main函数修改了共享变量stopThread状态后对线程th来说是立即可见的，所以在两秒内线程th将停止循环。

java多线程处理问题时，定义一个volatile修饰的变量来记录线程数，有什么作用呢。

Volatile修饰的成员变量在每次被线程访问时，都强迫从共享内存中重读该成员变量的值。而且，当成员变量发生变化时，强迫线程将变化值回写到共享内存。这样在任何时刻，两个不同的线程总是看到某个成员变量的同一个值。

javavolatile多线程的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于volatile 多线程、javavolatile多线程的信息别忘了在本站进行查找喔。