同步訪問(wèn)共享的可變數(shù)據(jù)(synchronized與volatile關(guān)鍵字)
synchronized 關(guān)鍵字可以保證同一時(shí)刻，只有一個(gè)線程可以執(zhí)行某一個(gè)方法，或是某一個(gè)代碼塊。
它包含兩個(gè)特征：1、互斥 2、可見(jiàn)。即同步不僅可以阻止一個(gè)線程看到對(duì)象處于不一致的狀態(tài)中，還可以保證進(jìn)入同步方法或者同步代碼塊的每個(gè)線程，都看到由同一個(gè)鎖保護(hù)的之前所有的修改效果。
java語(yǔ)言規(guī)范保證讀或者寫(xiě)一個(gè)變量時(shí)原子的，除非這個(gè)變量的類型為long或者double。
讀取一個(gè)非long或double類型的變量，可以保證返回的值是某個(gè)線程保存在該變量中的，即使多線程在沒(méi)有同步的情況下并發(fā)的修改這個(gè)變量也是如此。
雖然語(yǔ)言規(guī)范保證了線程在讀取原子數(shù)據(jù)的時(shí)候，不會(huì)看到任意的數(shù)值，但是它并不保證一個(gè)線程寫(xiě)入的值對(duì)于另一個(gè)線程是可見(jiàn)的。為了在線程之間進(jìn)行可靠通信，也為了互斥訪問(wèn)，同步是必要的。
Java代碼
- public class StopThread {
- private static boolean stopRequested = false;
- public static synchronized boolean isStopRequested() {
- return stopRequested;
- }
- public static synchronized void setStopRequested(boolean stopRequested) {
- StopThread.stopRequested = stopRequested;
- }
- public static void main(String[] args) {
- try {
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- int i = 0;
- while (!isStopRequested()) {
- System.out.println(i++);
- }
- }
- }).start();
- TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- setStopRequested(true);
- }
- }
上面的synchronized關(guān)鍵字是需要的，如果沒(méi)有同步的話，這個(gè)程序永遠(yuǎn)不會(huì)終止：因?yàn)椴荒鼙ＷC后臺(tái)線程何時(shí)"看到"主線程對(duì)stopRequested的值所做的改變，后臺(tái)線程永遠(yuǎn)在循環(huán)。
注意：讀寫(xiě)方法都要被同步，否則同步就不會(huì)起作用。
stopRequested即使沒(méi)有被同步也是原子的，這些同步方法是為了它的 通信效果 ，而不是為了互斥訪問(wèn)。
volatile 變量可以被看作是一種 “程度較輕的 synchronized”;與 synchronized 塊相比，volatile 變量所需的編碼較少，并且運(yùn)行時(shí)開(kāi)銷(xiāo)也較少，但是它所能實(shí)現(xiàn)的功能也僅是 synchronized 的一部分。
鎖提供了兩種主要特性：互斥(mutual exclusion) 和可見(jiàn)性(visibility)。互斥即一次只允許一個(gè)線程持有某個(gè)特定的鎖，因此可使用該特性實(shí)現(xiàn)對(duì)共享數(shù)據(jù)的協(xié)調(diào)訪問(wèn)協(xié)議，這樣，一次就只有一個(gè)線程能夠使用該共享數(shù)據(jù)。可見(jiàn)性要更加復(fù)雜一些，它必須確保釋放鎖之前對(duì)共享數(shù)據(jù)做出的更改對(duì)于隨后獲得該鎖的另一個(gè)線程是可見(jiàn)的 —— 如果沒(méi)有同步機(jī)制提供的這種可見(jiàn)性保證，線程看到的共享變量可能是修改前的值或不一致的值，這將引發(fā)許多嚴(yán)重問(wèn)題。
Volatile 變量具有 synchronized 的可見(jiàn)性特性，但是不具備原子特性。這就是說(shuō)線程能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn) volatile 變量的***值。Volatile 變量可用于提供線程安全，但是只能應(yīng)用于非常有限的一組用例：多個(gè)變量之間或者某個(gè)變量的當(dāng)前值與修改后值之間沒(méi)有約束。
Java代碼
- public class StopThread2 {
- private static volatile boolean stopRequested = false;
- public static boolean isStopRequested() {
- return stopRequested;
- }
- public static void setStopRequested(boolean stopRequested) {
- StopThread2.stopRequested = stopRequested;
- }
- public static void main(String[] args) {
- try {
- new Thread(new Runnable() {
- @Override
- public void run() {
- int i = 0;
- while (!isStopRequested()) {
- System.out.println(i++);
- }
- }
- }).start();
- TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
- } catch (InterruptedException e) {
- e.printStackTrace();
- }
- setStopRequested(true);
- }
- }
單獨(dú)使用 volatile 還不足以實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)器，問(wèn)題在于操作符(++)不是原子的，例如
Java代碼
- private static volatile int nextSerialNumber = 0;
- public static int generaterSerialNumber(){
- return nextSerialNumber ++;
- }
它在nextSerialNumber域中執(zhí)行兩個(gè)操作：首先它讀取值，然后寫(xiě)回一個(gè)新值，相當(dāng)于原來(lái)的值再加上1。如果第二個(gè)線程在***個(gè)線程讀取舊值和寫(xiě)回新值期間讀取這個(gè)域，第二個(gè)線程就會(huì)與***個(gè)線程看到同一值，并返回相同的序列號(hào)，這個(gè)程序會(huì)計(jì)算出錯(cuò)誤結(jié)果。
修正generaterSerialNumber的方法的一種方法是：在它的聲明中去掉volatile增加synchronized修飾符。這樣可以確保多個(gè)調(diào)用不會(huì)交叉存取，確保每個(gè)調(diào)用都會(huì)看到之前所有調(diào)用的效果。
***的修正方法是：使用類AtomicLong
Java代碼
- private static final AtomicLong nextSerialNumber = new AtomicLong();
- public static long generaterSerialNumber(){
- return nextSerialNumber.getAndIncrement();
- }
簡(jiǎn)而言之，多個(gè)線程共享可變數(shù)據(jù)的時(shí)候，每個(gè)讀或?qū)憯?shù)據(jù)的線程都必須執(zhí)行同步。如果沒(méi)有同步，就無(wú)法保證一個(gè)線程所做的修改可以被另一個(gè)線程獲知。如果需要線程之間的交互通信，而不需要互斥，volatile修飾符就是一種可以接受的形式，但需要正確的使用。
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