java - 你什么时候在 Java 中使用 volatile 关键字？

Question

这个问题在这里已经有了答案:

What is the volatile keyword useful for? (25 个回答)

What is the "volatile" keyword used for? (8 个回答)

关闭 3年前。

我已阅读“When to use 'volatile' in Java?”，但我仍然感到困惑。我如何知道何时应该将变量标记为 volatile？如果我弄错了，要么在需要它的东西上省略 volatile，要么在不需要的东西上添加 volatile 怎么办？在确定多线程代码中哪些变量应该是 volatile 时，有哪些经验法则？

Answer 1

当你想让一个成员变量被多个线程访问但不需要复合原子性(不确定这是否是正确的术语)时，你基本上会使用它。

class BadExample {
    private volatile int counter;

    public void hit(){
        /* This operation is in fact two operations:
         * 1) int tmp = this.counter;
         * 2) this.counter = tmp + 1;
         * and is thus broken (counter becomes fewer
         * than the accurate amount).
         */
        counter++;
    }
}

上面是一个不好的例子，因为你需要复合原子性。

 class BadExampleFixed {
    private int counter;

    public synchronized void hit(){
        /*
         * Only one thread performs action (1), (2) at a time
         * "atomically", in the sense that other threads can not 
         * observe the intermediate state between (1) and (2).
         * Therefore, the counter will be accurate.
         */
        counter++;
    }
}

现在来看一个有效的例子:

 class GoodExample {
    private static volatile int temperature;

    //Called by some other thread than main
    public static void todaysTemperature(int temp){
        // This operation is a single operation, so you 
        // do not need compound atomicity
        temperature = temp;
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception{
        while(true){
           Thread.sleep(2000);
           System.out.println("Today's temperature is "+temperature);
        }
    }
}

现在，为什么不能只使用 private static int temperature？事实上，你可以(从某种意义上说，你的程序不会崩溃)，但是另一个线程对 temperature 的更改可能对主线程“可见”，也可能不“可见”。

基本上，这意味着您的应用程序甚至有可能。如果你不使用volatile，就会一直写Today's temperature is 0(实际上，这个值最终会变得可见。但是，你不应该冒险在必要时不使用 volatile，因为它可能导致讨厌的错误(由不完全构造的对象等引起)。

如果你把 volatile 关键字放在不需要 volatile 的东西上，它不会影响你的代码的正确性(即行为不会改变)。在性能方面，它将取决于 JVM 实现。从理论上讲，您可能会因为编译器无法进行重新排序优化、必须使 CPU 缓存无效等而导致性能略有下降，但是编译器可以再次证明您的字段不能被多个线程访问并消除 volatile 关键字完全并将其编译为相同的指令。

编辑:
对此评论的回应:

Ok, but why can't we make todaysTemperature synchronized and create a synchronized getter for temperature?

您可以并且它会正常运行。 volatile 可以做的任何事情都可以用 synchronized 来完成，反之则不行。如果可以的话，您可能更喜欢 volatile 的原因有两个:

1. 不易出现错误:这取决于上下文，但在许多情况下使用 volatile 不太容易出现并发错误，例如在持有锁时阻塞、死锁等。
2. 更高性能:在大多数 JVM 实现中，volatile 可以具有显着更高的吞吐量和更好的延迟。然而，在大多数应用程序中，差异太小而无关紧要。