介绍
在Java中,关键字 volatile
用来修饰变量,它的作用是保证多线程环境下该变量的可见性和顺序性。
当一个变量被声明为 volatile
时,在每次访问该变量时,都会直接从主内存中读取最新的值,并且每次修改该变量后,都会立即将修改后的值刷新回主内存,而不是仅仅保存在当前线程的工作内存中。这样可以确保不同线程之间对于该变量的读写操作是可见的。
在多线程环境中,如果一个共享变量不使用 volatile
关键字进行修饰,那么可能会出现某个线程对该变量的修改对其他线程不可见的情况,造成数据不一致的问题。而使用 volatile
关键字能够强制所有线程都去主内存中读取变量的最新值,避免了数据不一致的情况。
需要注意的是,volatile
修饰符只能保证变量的可见性和顺序性,并不能保证原子性。如果要保证原子性操作,需要使用 synchronized
或者 java.util.concurrent
包下的原子类来进行处理。
内存屏障(Memory Barrier)
内存屏障(Memory Barrier),也称为内存栅栏,是一种硬件或软件机制,用于控制处理器和内存之间的数据访问顺序和可见性。
在多线程编程中,由于处理器和内存之间存在缓存等机制,可能导致不同线程之间的数据读写顺序与程序代码中的逻辑顺序不一致,从而引发各种并发问题,比如数据竞争、死锁等。内存屏障正是为了解决这些问题而引入的。
内存屏障可以分为两种类型:读屏障和写屏障。
- 读屏障(Read Barrier):它保证一个线程在读取某个变量的值时,能够看到其他线程对该变量所做的最新修改。读屏障之前的读操作会先于读屏障之后的读操作完成。
- 写屏障(Write Barrier):它保证一个线程在修改某个变量的值后,将修改的结果立即刷新到主内存中,以便其他线程能够读取到最新的值。写屏障之前的写操作会先于写屏障之后的写操作完成。
通过在适当的位置插入内存屏障指令,可以显式地控制内存操作的顺序和可见性,从而保证程序的正确性。
在Java中,使用 volatile
关键字和 synchronized
关键字也会隐式地插入内存屏障,以确保变量的可见性和顺序性。此外,Java还提供了 java.util.concurrent
包中的各种并发工具,如锁、原子类、倒计数器等,这些工具内部也使用了内存屏障来保证线程安全和数据一致性。