JAVA多线程初学者指南(6)：慎重使用VOLATILE关键字

Volatile 关键字是 Java 中一个非常重要的关键字，它在多线程编程中扮演了重要的角色。

volatile 关键字的作用是告诉编译器，该变量是易变的，可能会被其他线程修改，因此在访问这个变量的时候需要从内存中重新读取，而不是使用缓存中的值。

在本文中，我们将探讨volatile 关键字的用法，并介绍一些 volatile 关键字的相关知识。

一、volatile 关键字的基本用法在Java中，使用 volatile 关键字来声明一个变量，可以确保该变量对所有线程的可见性。

这意味着当一个线程修改了这个变量的值时，其他线程能够立即看到这个变化。

而不使用volatile 关键字声明的变量，在多线程环境下可能会存在可见性问题。

二、volatile 关键字的内存语义在编写多线程程序的时候，我们需要考虑多线程之间的内存可见性和指令重排序的问题。

volatile 关键字可以解决这些问题。

在Java内存模型中，当一个变量声明为 volatile 后，编译器和运行时会对这个变量进行特殊处理，确保在多线程环境下能够正确的执行。

三、volatile 关键字和锁的区别在多线程程序中，通常使用锁来保护共享变量的访问。

但是锁的使用会带来一定的性能损耗，而且容易出现死锁等问题。

与锁相比，volatile 关键字提供了一种更轻量级的线程同步机制。

它能够确保变量的可见性，而不会造成线程阻塞，因此在一些场景下使用 volatile 关键字可能会更加适合。

四、volatile 关键字的适用场景在实际开发中，volatile 关键字通常用于一些标识位的控制或者状态的转换，例如在单例模式中使用 volatile 关键字可以确保单例对象的实例化过程对所有线程可见。

volatile 关键字还常常用于双重检查锁定模式（Double-Checked Locking Pattern）中，确保单例对象的线程安全性。

五、volatile 关键字的注意事项虽然 volatile 关键字能够确保变量的可见性，但是它并不能保证原子性。

Java双重检查锁定及单例模式单例创建模式是一个通用的编程习语。

和多线程一起使用时，必需使用某种类型的同步。

在努力创建更有效的代码时，Java 程序员们创建了双重检查锁定习语，将其和单例创建模式一起使用，从而限制同步代码量。

然而，由于一些不太常见的 Java 内存模型细节的原因，并不能保证这个双重检查锁定习语有效。

它偶尔会失败，而不是总失败。

此外，它失败的原因并不明显，还包含 Java 内存模型的一些隐秘细节。

这些事实将导致代码失败，原因是双重检查锁定难于跟踪。

在本文余下的部分里，我们将详细介绍双重检查锁定习语，从而理解它在何处失效。

单例创建习语要理解双重检查锁定习语是从哪里起源的，就必须理解通用单例创建习语，如清单 1 中的阐释：清单1. 单例创建习语import java.util.*;class Singleton{private static Singleton instance;private Vector v;private boolean inUse;private Singleton(){v = new Vector();v.addElement(new Object());inUse = true;}public static Singleton getInstance(){if (instance == null) //1instance = new Singleton(); //2return instance; //3}}此类的设计确保只创建一个 Singleton 对象。

构造函数被声明为 private，getInstance() 方法只创建一个对象。

这个实现适合于单线程程序。

然而，当引入多线程时，就必须通过同步来保护 getInstance() 方法。

如果不保护getInstance() 方法，则可能返回 Singleton 对象的两个不同的实例。

假设两个线程并发调用 getInstance() 方法并且按以下顺序执行调用：1.线程1 调用getInstance()方法并决定instance在//1 处为null。

在Java中，异常处理主要涉及到以下几个关键字：
1. `try`: 用于捕获可能抛出异常的代码块。

这些代码块通常是可能会抛出异常的代码，例如I/O操作、除零操作等。

2. `catch`: 用于捕获并处理特定类型的异常。

你可以有多个`catch`块来处理不同类型的异常。

3. `finally`: 无论是否发生异常，`finally`块中的代码都会执行。

通常用于资源的清理操作，如关闭文件、数据库连接等。

4. `throw`: 用于手动抛出异常。

当你在代码中遇到错误或异常情况时，可以使用`throw`关键字抛出异常。

5. `throws`: 用于声明方法可能抛出的异常。

在方法签名中使用`throws`关键字可以告知调用者该方法可能会抛出的异常类型。

6. `try-catch-finally` 语句: 这是Java中处理异常的主要结构，它结合了`try`, `catch`, 和 `finally` 关键字。

这些关键字在Java的异常处理机制中起着重要的作用，帮助开发者更有效地管理可能出现的错误和异常情况。

Java2实用教程第六版知识点汇总1.引言本文档旨在对Ja va2实用教程第六版涉及的主要知识点进行全面的汇总和总结。

通过学习该教程，读者将能够全面掌握Ja va2编程的核心概念和技巧，为日后的J av a开发工作打下坚实的基础。

2.数据类型J a va2实用教程第六版详细介绍了Ja va中的各种数据类型及其使用方法。

以下是一些关键的知识点：2.1基本数据类型J a va的基本数据类型包括整型、浮点型、字符型和布尔型。

本教程提供了详细的介绍和示例代码，帮助读者理解这些数据类型的特点和用法。

2.2引用数据类型除了基本数据类型外，J av a还提供了多种引用数据类型，如数组、类、接口等。

教程中的例子演示了如何声明和使用这些引用数据类型，帮助读者熟悉它们的基本概念和操作。

3.控制流程控制流程是编程中的重要概念，决定了程序的执行顺序和逻辑。

J a va2实用教程第六版涵盖了常见的控制流程语句，包括条件语句和循环语句。

3.1条件语句条件语句用于根据条件的真假来选择性地执行不同的代码块。

本教程提供了i f语句、swi t ch语句等条件语句的详细说明和示例，让读者明白如何正确运用它们。

3.2循环语句循环语句用于重复执行某段代码，直到满足退出条件为止。

Ja v a2实用教程第六版介绍了三种循环语句：f or循环、w hi le循环和d o-wh il e循环。

读者将学会如何正确选择和使用不同类型的循环语句，以解决各种实际问题。

4.类与对象面向对象编程是J ava的核心思想之一。

J a va2实用教程第六版详细讲解了类与对象的概念、属性和方法的定义与使用等内容。

4.1类的定义与使用教程中提供了清晰的例子，介绍了如何定义类、声明对象、调用类的方法等操作。

读者将了解到如何通过类和对象来构建复杂的应用程序。

4.2构造方法与析构方法构造方法用于在创建对象时进行初始化操作，而析构方法则在对象销毁时执行清理工作。

本教程详细说明了构造方法和析构方法的特点和使用方法，帮助读者正确地管理对象的生命周期。

volatile是一个在多线程编程中用来声明变量的关键字。

它的作用是告诉编译器和运行时系统，这个变量可能会被多个线程同时访问，因此不应该进行一些优化，例如缓存该变量的值。

作用：
1.禁止指令重排序：volatile保证被修饰的变量的读写操作不会被重排序。

在
多线程环境中，指令重排序可能导致程序出现意外的行为，而使用volatile
可以防止这种情况。

2.可见性：volatile保证一个线程对该变量的修改对其他线程是可见的。

也就
是说，当一个线程修改了volatile变量的值，这个新值会立即对其他线程可
见。

原理：
1.禁止缓存：使用volatile关键字告诉编译器，不要将这个变量缓存在寄存器
或者对其他线程不可见的地方。

每次访问volatile变量时，都会从内存中读
取最新的值，而不是使用缓存中的值。

2.内存屏障（Memory Barrier）：在编译器生成的汇编代码中，volatile变量
的读写操作会被编译器插入内存屏障指令，确保变量的读写操作按照顺序执行。

内存屏障可以防止指令重排序，同时保证多核处理器中的可见性。

需要注意的是，虽然volatile可以保证可见性和防止指令重排序，但它并不能保证原子性。

如果一个变量的操作是由多个步骤组成的，volatile不能保证这些步骤的原子性，因此在需要原子性的操作时，还需要使用其他机制，例如synchronized关键字或者java.util.concurrent包中的原子类。

volatile 的意思是“易失的，易改变的”。

这个限定词的含义是向编译器指明变量的内容可能会由于其他程序的修改而变化。

通常在程序中申明了一个变量时，编译器会尽量把它存放在通用寄存器中，例如ebx。

当CPU把其值放到ebx中后就不会再关心对应内存中的值。

若此时其他程序（例如内核程序或一个中断）修改了内存中它的值，ebx中的值并不会随之更新。

为了解决这种情况就创建了volatile限定词，让代码在引用该变量时一定要从指定位置取得其值。

关键字volatile有什么含意?并给出三个不同的例子。

一个定义为volatile的变量是说这变量可能会被意想不到地改变，这样，编译器就不会去假设这个变量的值了。

精确地说就是，优化器在用到这个变量时必须每次都小心地重新读取这个变量的值，而不是使用保存在寄存器里的备份。

下面是volatile变量的几个例子：1). 并行设备的硬件寄存器（如：状态寄存器）2).一个中断服务子程序中会访问到的非自动变量(Non-automatic variables)3). 多线程应用中被几个任务共享的变量回答不出这个问题的人是不会被雇佣的。

我认为这是区分C程序员和嵌入式系统程序员的最基本的问题。

嵌入式系统程序员经常同硬件、中断、RTOS等等打交道，所用这些都要求volatile变量。

不懂得volatile内容将会带来灾难。

假设被面试者正确地回答了这是问题（嗯，怀疑这否会是这样），我将稍微深究一下，看一下这家伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。

1). 一个参数既可以是const还可以是volatile吗？解释为什么。

2). 一个指针可以是volatile 吗？解释为什么。

3). 下面的函数有什么错误：intsquare(volatile int *ptr){return *ptr * *ptr;}下面是答案：1). 是的。

一个例子是只读的状态寄存器。

它是volatile因为它可能被意想不到地改变。

关键字volatile的使用场景volatile关键字的主要作用是告诉编译器该变量可能发生突变，不要做过多的优化，以保证程序的正确性。

下面介绍一下volatile的使用场景。

1. 多线程共享变量在多线程环境下，共享变量容易出现因为线程切换导致的数据竞争问题，这时候就需要使用volatile关键字。

假设代码中有两个线程分别对一个变量进行读写操作，如果没有使用volatile关键字，可能出现一个线程对变量的值做出修改但另一个线程无法感知的情况。

使用volatile关键字可以规避这个问题，它可以强制所有的线程都去主内存中读取变量的值，并且在修改变量值后立即刷新到主内存中，避免了数据竞争的问题。

2. 硬件寄存器在与硬件交互的程序中，经常会遇到需要为某个寄存器赋值并等待该值被更新的情况。

这时候，需要使用volatile关键字，它可以告诉编译器不要在把变量存储到内存中进行优化，同时在每次操作寄存器时都去读取最新的值。

3. 事件控制在嵌入式系统中，经常需要通过一些特殊的硬件件来实现事件控制，这时候也需要使用volatile关键字。

比如，在一个按键中断中需要更新一个标志位flag，在主程序中下一个循环检测到该标志位为1时执行相应的操作。

如果没有使用volatile关键字，编译器可能会做出优化，把flag的值保存在寄存器中，从而导致主程序无法感知到标志位的变化。

4. 访问外设数据比如，一个温度传感器发送一个温度数据到微控制器，需要以最快的速度取得该数据进行处理。

如果没有使用volatile关键字，编译器可能会把数据缓存到寄存器中，导致读取到的数据是旧的数据。

总之，volatile关键字的使用场景主要集中在多线程共享变量、硬件寄存器、事件控制和访问外设数据等场景中，使用volatile关键字可以保证程序的正确性和稳定性。

volatile的用法及原理Volatile的用法及原理Volatile是C语言中的一个关键字，用于告诉编译器该变量是易变的，需要在每次访问时都从内存中读取，而不是从寄存器中读取。

这个关键字通常用于多线程编程中，以确保线程之间的可见性和一致性。

在多线程编程中，由于线程之间的执行顺序是不确定的，因此可能会出现一个线程修改了某个变量的值，但是另一个线程并没有及时地看到这个变化，导致程序出现错误。

这种情况被称为“竞态条件”，可以通过使用Volatile关键字来避免。

Volatile的原理是告诉编译器不要对该变量进行优化，每次访问都要从内存中读取最新的值。

这样可以确保多个线程之间对该变量的访问是同步的，避免了竞态条件的出现。

在C语言中，Volatile关键字可以用于变量、指针和结构体等数据类型。

例如，下面的代码定义了一个Volatile变量：```volatile int count = 0;```在多线程编程中，如果一个线程需要修改count的值，可以使用原子操作来保证线程安全。

例如，下面的代码使用了GCC提供的原子操作来实现对count的自增操作：```__sync_fetch_and_add(&count, 1);```这个操作会保证在多线程环境下，对count的自增操作是原子的，不会出现竞态条件。

需要注意的是，Volatile关键字只能保证对单个变量的访问是同步的，不能保证多个变量之间的同步。

如果需要保证多个变量之间的同步，可以使用互斥锁、条件变量等同步机制。

Volatile关键字是多线程编程中非常重要的一个关键字，可以保证线程之间的可见性和一致性，避免竞态条件的出现。

在使用Volatile 关键字时，需要注意其原理和使用方法，以确保程序的正确性和性能。

java笔试题目及答案java笔试题目及答案java笔试题目及答案1. 下面哪些是Thread类的方法()A start()B run()C exit()D getPriority()答案：ABD解析：看Java API docs吧：https:///javase/7/docs/api/，exit()是System 类的方法，如System.exit(0)。

2. 下面关于ng.Exception类的说法正确的是()A 继承自ThrowableB Serialable CD 不记得，反正不正确答案：A解析：Java异常的基类为ng.Throwable，ng.Error和ng.Exception继承 Throwable，RuntimeException和其它的Exception等继承Exception，具体的RuntimeException继承RuntimeException。

扩展：错误和异常的区别(Error vs Exception)1) ng.Error: Throwable的子类，用于标记严重错误。

合理的应用程序不应该去try/catch这种错误。

绝大多数的错误都是非正常的，就根本不该出现的。

ng.Exception: Throwable的子类，用于指示一种合理的程序想去catch的条件。

即它仅仅是一种程序运行条件，而非严重错误，并且鼓励用户程序去catch它。

2) Error和RuntimeException 及其子类都是未检查的异常(unchecked exceptions)，而所有其他的Exception类都是检查了的异常(checked exceptions).checked exceptions: 通常是从一个可以恢复的程序中抛出来的，并且最好能够从这种异常中使用程序恢复。

比如FileNotFoundException, ParseException等。

检查了的异常发生在编译阶段，必须要使用try…catch(或者throws)否则编译不通过。