Java中使用volatile关键字怎么实现多线程,很多新手对此不是很清楚,为了帮助大家解决这个难题,下面小编将为大家详细讲解,有这方面需求的人可以来学习下,希望你能有所收获。
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volatile
volatile是一种轻量同步机制。请看例子
MyThread25类
public class MyThread25 extends Thread{ private boolean isRunning = true; public boolean isRunning() { return isRunning; } public void setRunning(boolean isRunning) { this.isRunning = isRunning; } public void run() { System.out.println("进入run了"); while (isRunning == true){} System.out.println("线程被停止了"); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyThread25 mt = new MyThread25(); mt.start(); Thread.sleep(1000); mt.setRunning(false); System.out.println("已设置为false"); } }
输出结果如下
进入run了 已设置为false
为什么程序始终不结束?说明mt.setRunning(false);没有起作用。
这里我们说下Java内存模型(JMM)
java虚拟机有自己的内存模型(Java Memory Model,JMM),JMM可以屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异,以实现让java程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。
JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系:共享变量存储在主内存(Main Memory)中,每个线程都有一个私有的本地内存(Local Memory),本地内存保存了被该线程使用到的主内存的副本,线程对变量的所有操作都必须在本地内存中进行,而不能直接读写主内存中的变量。这三者之间的交互关系如下
出现上述运行结果的原因是,主内存isRunning = true, mt.setRunning(false)设置主内存isRunning = false,本地内存中isRunning仍然是true,线程用的是本地内存,所以进入了死循环。
在isRunning前加上volatile
private volatile boolean isRunning = true;
输出结果如下
进入run了 已设置为false 线程被停止了
volatile不能保证原子类线程安全
先看例子
MyThread26_0类,用volatile修饰num
public class MyThread26_0 extends Thread { public static volatile int num = 0; //使用CountDownLatch来等待计算线程执行完 static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(30); @Override public void run() { for(int j=0;j<1000;j++){ num++;//自加操作 } countDownLatch.countDown(); } public static void main(String[] args) throws InterruptedException { MyThread26_0[] mt = new MyThread26_0[30]; //开启30个线程进行累加操作 for(int i=0;i输出结果如下
25886理论上,应该输出30000。原子操作表示一段操作是不可分割的,因为num++不是原子操作,这样会出现线程对过期的num进行自增,此时其他线程已经对num进行了自增。
num++分三步:读取、加一、赋值。
结论:
volatile只会对单个的的变量读写具有原子性,像num++这种复合操作volatile是无法保证其原子性的
解决方法:
用原子类AtomicInteger的incrementAndGet方法自增
public class MyThread26_1 extends Thread { //使用原子操作类 public static AtomicInteger num = new AtomicInteger(0); //使用CountDownLatch来等待计算线程执行完 static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(30); @Override public void run() { for(int j=0;j<1000;j++){ num.incrementAndGet();//原子性的num++,通过循环CAS方式 } countDownLatch.countDown(); } public static void main(String []args) throws InterruptedException { MyThread26_1[] mt = new MyThread26_1[30]; //开启30个线程进行累加操作 for(int i=0;i输出结果如下
30000原子类方法组合使用线程不安全
例子如下
ThreadDomain27类
public class ThreadDomain27 { public static AtomicInteger aiRef = new AtomicInteger(); public void addNum() { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "加了100之后的结果:" + aiRef.addAndGet(100)); aiRef.getAndAdd(1); } }MyThread27类
public class MyThread27 extends Thread{ private ThreadDomain27 td; public MyThread27(ThreadDomain27 td) { this.td = td; } public void run() { td.addNum(); } public static void main(String[] args) { try { ThreadDomain27 td = new ThreadDomain27(); MyThread27[] mt = new MyThread27[5]; for (int i = 0; i < mt.length; i++) { mt[i] = new MyThread27(td); } for (int i = 0; i < mt.length; i++) { mt[i].start(); } Thread.sleep(1000); System.out.println(ThreadDomain27.aiRef.get()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }输出结果如下
Thread-2加了100之后的结果:100 Thread-3加了100之后的结果:200 Thread-0加了100之后的结果:302 Thread-1加了100之后的结果:403 Thread-4加了100之后的结果:504 505理想的输出结果是100,201,302...,因为addAndGet方法和getAndAdd方法构成的addNum不是原子操作。
解决该问题只需要在addNum加上synchronized关键字。输出结果如下
Thread-1加了100之后的结果:100 Thread-0加了100之后的结果:201 Thread-2加了100之后的结果:302 Thread-3加了100之后的结果:403 Thread-4加了100之后的结果:504 505结论:
volatile解决的是变量在多个线程之间的可见性,但是无法保证原子性。
synchronized不仅保障了原子性外,也保障了可见性。volatile和synchronized比较
先看实例,使用volatile是什么效果
CountDownLatch保证10个线程都能执行完成,当然你也可以在System.out.println(test.inc);之前使用Thread.sleep(xxx)
public class MyThread28 { //使用CountDownLatch来等待计算线程执行完 static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10); public volatile int inc = 0; public void increase() { inc++; } public static synchronized void main(String[] args) throws InterruptedException { final MyThread28 test = new MyThread28(); for(int i=0;i<10;i++){ new Thread(){ public void run() { for(int j=0;j<1000;j++) test.increase(); countDownLatch.countDown(); } }.start(); } countDownLatch.await(); System.out.println(test.inc); } }运行结果如下
9677每次运行结果都不一致。刚才我已经解释过,这里我再解释一遍。
使用volatile修饰int型变量i,多个线程同时进行i++操作。比如有两个线程A和B对volatile修饰的i进行i++操作,i的初始值是0,A线程执行i++时从本地内存刚读取了i的值0(i++不是原子操作),就切换到B线程了,B线程从本地内存中读取i的值也为0,然后就切换到A线程继续执行i++操作,完成后i就为1了,接着切换到B线程,因为之前已经读取过了,所以继续执行i++操作,最后的结果i就为1了。同理可以解释为什么每次运行结果都是小于10000的数字。
解决方法:
使用synchronized关键字
public class MyThread28 { //使用CountDownLatch来等待计算线程执行完 static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10); public int inc = 0; public synchronized void increase() { inc++; } public static synchronized void main(String[] args) throws InterruptedException { final MyThread28 test = new MyThread28(); for(int i=0;i<10;i++){ new Thread(){ public void run() { for(int j=0;j<1000;j++) test.increase(); countDownLatch.countDown(); } }.start(); } countDownLatch.await(); System.out.println(test.inc); } }输出结果如下
10000synchronized不管是否是原子操作,它能保证同一时刻只有一个线程获取锁执行同步代码,会阻塞其他线程。
结论:
volatile只能用在变量,synchronized可以在变量、方法上使用。
volatile不会造成线程阻塞,synchronized会造成线程阻塞。
volatile效率比synchronized高。
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