谈谈Java volatile关键字的用法及原理

Java面试 潘老师 6个月前 (09-04) 127 ℃ (0) 扫码查看

Java面试题:谈谈Java volatile关键字的用法及原理?

得分点:

特性、内存语义、实现机制

标准回答:

volatile是一种Java关键字,用于修饰变量,具有以下特性:

  1. 可见性:当一个线程修改一个volatile变量时,其他线程能够立即看到这个修改。这确保了对volatile变量的修改对所有线程都是可见的。
  2. 原子性:对单个volatile变量的读写操作是原子的。这意味着每次读写volatile变量都不会被拆分成多个机器指令,保证了操作的原子性。

volatile通过影响线程的内存可见性来实现上述特性,它具备如下的内存语义:

  • 写内存语义:当写一个volatile变量时,Java内存模型(JMM)会将该线程本地内存中的共享变量的值刷新到主内存中,使其对其他线程可见。
  • 读内存语义:当读一个volatile变量时,JMM会将该线程的本地内存置为无效,从主内存中重新读取共享变量的值,确保了可见性。

volatile的底层实现依赖于内存屏障(Memory Barrier),这是一种硬件级别的机制,用于禁止特定类型的处理器和编译器重排序操作。在Java中,内存屏障通过特殊的指令来实现,这些指令确保了volatile变量的读写操作满足内存语义。

Java中的内存屏障代码都在Unsafe类中定义,共包含三个方法:LoadFence()StoreFence()FullFence()。这些方法用于插入内存屏障,以保证内存操作的顺序性和可见性。

加分回答:

从内存语义的角度来看,volatile的读/写与锁的获取/释放具有相同的内存效果。具体而言,volatile的读与锁的获取具有相同的内存语义,volatile的写与锁的释放具有相同的内存语义。

需要注意的是,volatile只能保证单个变量的读/写的原子性,而锁(如synchronized)可以保证对整个临界区的代码执行具有原子性。因此,在功能上锁比volatile更强大,但在可伸缩性和性能上,volatile通常更具优势。


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