volatile引发的一个有趣的测试

转载请以链接形式标明出处：
本文出自:103style的博客

本文是看到这篇文章中 “volatile 的意义？” 那一小节提供的一个例子引发的测试。

volatile 的意义？

防止CPU指令重排序

volatile有两条关键的语义：

保证被volatile修饰的变量对所有线程都是可见的

禁止进行指令重排序

volatile变量具有下列特性:

可见性：总是能看到（任意线程）对这个volatile变量最后的写入。

原子性：对任意单个volatile变量的读/写具有原子性，但类似于volatile++这种复合操作不具有原子性。

下面的例子是用来证明下面这个观点的后半句是错误的。

由于volatile修饰的变量在各个线程里都是一致的，所以基于volatile变量的运算在多线程并发的情况下是安全的。

原测试示例

例子是这样的：

public class Test {
    private volatile int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Test().test();
    }
    private void test() {
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                add();
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
        System.out.println("start = " + start);
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
}

大家可以看看最后运行的结果输出的 start 值是多少 ?

给 add 方法加上 synchronized 之后

给 add() 方法加上 synchronized 之后输出的 start 值又是多少呢？

public class Test {
    private volatile int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Test().test();
    }
    private void test() {
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                add();
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
        System.out.println("start = " + start);
    }
    synchronized void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
}

两个测试的结果

两个结果都是 100？还是只有第二个是100 ?

其实两个结果都不是100，这是因为 main方法对应的线程不会等待新创建的线程执行完。

我们可以加上时间输出看看试试：

public class Test {
    private volatile int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Test().test();
    }
    private void test() {
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                add();
                System.out.println("new thread: " + System.currentTimeMillis());
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
        System.out.println("start = " + start);
        System.out.println("main: " + System.currentTimeMillis());
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
}

控制台打印的结果：

new thread: 1583915204005
new thread: 1583915204005
new thread: 1583915204007
new thread: 1583915204007
new thread: 1583915204007
new thread: 1583915204007
start = 60
main: 1583915204007
new thread: 1583915204008
new thread: 1583915204008
new thread: 1583915204008
new thread: 1583915204008

可以看到 main方法对应的线程先执行完了。

然后为了解决 main方法对应的线程先执行完，我们加上 Thread.sleep(1000); 看看：

public class Test {
    private volatile int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Test().test();
    }
    private void test() {
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                add();
                System.out.println("new thread: " + System.currentTimeMillis());
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("start = " + start);
        System.out.println("main: " + System.currentTimeMillis());
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
}

查看控制台输出：

new thread: 1583915390819
new thread: 1583915390821
new thread: 1583915390822
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
new thread: 1583915390823
start = 100
main: 1583915391822

去掉修饰 start 的 volatile 修饰符

然后我们试试把 volatile 修饰符去掉试试，运行的结果输出的 start 值是多少 ?

我们修改代码如下：

public class Test {
    private int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }
    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread thread = new Thread(runnable);
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return start;
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
}

查看控制台输出：

[100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100, 100]

就不卖关子了，这里结果没问题的原因主要是因为创建线程的耗时比 add 方法执行的耗时还长，所以就相当与单线程执行了，我们可以来验证下。

public class Test {
    private int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        new Test().test();
    }
    private int test() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            long t = System.nanoTime();
            Thread thread = new Thread(new TestRunnable(i));
            System.out.println(i + "_new_thred: " + (System.nanoTime() - t));
            thread.start();
        }
        try {
            Thread.sleep(100);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        return start;
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            start++;
        }
    }
    private class TestRunnable implements Runnable {
        int id;
        public TestRunnable(int i) {
            id = i;
        }
        @Override
        public void run() {
            long t = System.nanoTime();
            add();
            System.out.println(id + "_add: " + (System.nanoTime() - t));
        }
    }
}

查看控制台输出：

0_new_thred: 1232700
1_new_thred: 31800
2_new_thred: 18000
3_new_thred: 24500
0_add: 62100
4_new_thred: 19700
5_new_thred: 76800
3_add: 19200
6_new_thred: 22300
7_new_thred: 24500
8_new_thred: 32000
9_new_thred: 26100
4_add: 23100
8_add: 20000
7_add: 18400
1_add: 20900
2_add: 19600
5_add: 40300
9_add: 22100
6_add: 23600

当我们修改 add 方法的次数为 10W 次之后：

public class Test {
    private int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }
    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();
        return start;
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            start++;
        }
    }
}

查看控制台输出：

[9337838, 9957329, 10000000, 10000000, 10000000, 9925170, 10000000, 9922369, 10000000, 10000000]

修改上面的测试代码，给 start 添加 volatile 修饰符：

public class Test {
    private volatile int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }
    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();
        return start;
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            start++;
        }
    }
}

查看控制台输出：

[2292403, 2449807, 2146843, 1899033, 2120498, 4689152, 2264998, 2181451, 2266435, 2443323]

可以发现结果也是不对的。

执行结果正确的代码

要正确输出结果我们可以修改代码如下：

public class Test {
    private int start = 0;
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }

    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();
        return start;
    }
    synchronized void add() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            start++;
        }
    }
}

或者

public class Test {
    private AtomicInteger start = new AtomicInteger(0);
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }
    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();
        return start.get();
    }
    void add() {
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            start.addAndGet(1);
        }
    }
}

或者

public class Test {
    private static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private int start = 0;

    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> res = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            res.add(new Test().test());
        }
        System.out.println(res);
    }

    private int test() {
        Runnable runnable = () -> add();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executorService.shutdown();
        return start;
    }

    void add() {
        lock.lock();
        try {
            for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                start++;
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

如果觉得不错的话，请帮忙点个赞呗。

以上

扫描下面的二维码，关注我的公众号 103Tech，点关注，不迷路。

103Tech

最后编辑于：2020.03.18 11:34:25

人面猴
序言：七十年代末，一起剥皮案震惊了整个滨河市，随后出现的几起案子，更是在滨河造成了极大的恐慌，老刑警刘岩，带你破解...
沈念sama阅读 219,928评论 6赞 509
死咒
序言：滨河连续发生了三起死亡事件，死亡现场离奇诡异，居然都是意外死亡，警方通过查阅死者的电脑和手机，发现死者居然都...
沈念sama阅读 93,748评论 3赞 396
救了他两次的神仙让他今天三更去死
文/潘晓璐我一进店门，熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来，“玉大人，你说我怎么就摊上这事。” “怎么了？”我有些...
开封第一讲书人阅读 166,282评论 0赞 357
道士缉凶录：失踪的卖姜人
文/不坏的土叔我叫张陵，是天一观的道长。经常有香客问我，道长，这世上最难降的妖魔是什么？我笑而不...
开封第一讲书人阅读 59,065评论 1赞 295
港岛之恋（遗憾婚礼）
正文为了忘掉前任，我火速办了婚礼，结果婚礼上，老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己，他们只是感情好，可当我...
茶点故事阅读 68,101评论 6赞 395
恶毒庶女顶嫁案：这布局不是一般人想出来的
文/花漫我一把揭开白布。她就那样静静地躺着，像睡着了一般。火红的嫁衣衬着肌肤如雪。梳的纹丝不乱的头发上，一...
开封第一讲书人阅读 51,855评论 1赞 308
城市分裂传说
那天，我揣着相机与录音，去河边找鬼。笑死，一个胖子当着我的面吹牛，可吹牛的内容都是我干的。我是一名探鬼主播，决...
沈念sama阅读 40,521评论 3赞 420
双鸳鸯连环套：你想象不到人心有多黑
文/苍兰香墨我猛地睁开眼，长吁一口气：“原来是场噩梦啊……” “哼！你这毒妇竟也来了？” 一声冷哼从身侧响起，我...
开封第一讲书人阅读 39,414评论 0赞 276
万荣杀人案实录
序言：老挝万荣一对情侣失踪，失踪者是张志新（化名）和其女友刘颖，没想到半个月后，有当地人在树林里发现了一具尸体，经...
沈念sama阅读 45,931评论 1赞 319
护林员之死
正文独居荒郊野岭守林人离奇死亡，尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋以下内容为张勋视角年9月15日...
茶点故事阅读 38,053评论 3赞 340
白月光启示录
正文我和宋清朗相恋三年，在试婚纱的时候发现自己被绿了。大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
茶点故事阅读 40,191评论 1赞 352
活死人
序言：一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡，死状恐怖，灵堂内的尸体忽然破棺而出，到底是诈尸还是另有隐情，我是刑警宁泽，带...
沈念sama阅读 35,873评论 5赞 347
日本核电站爆炸内幕
正文年R本政府宣布，位于F岛的核电站，受9级特大地震影响，放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜，却给世界环境...
茶点故事阅读 41,529评论 3赞 331
男人毒药：我在死后第九天来索命
文/蒙蒙一、第九天我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。院中可真热闹，春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
开封第一讲书人阅读 32,074评论 0赞 23
一桩弑父案，背后竟有这般阴谋
文/苍兰香墨我抬头看了看天上的太阳。三九已至，却和暖如春，着一层夹袄步出监牢的瞬间，已是汗流浃背。一阵脚步声响...
开封第一讲书人阅读 33,188评论 1赞 272
情欲美人皮
我被黑心中介骗来泰国打工，没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留，地道东北人。一个月前我还...
沈念sama阅读 48,491评论 3赞 375
代替公主和亲
正文我出身青楼，却偏偏与公主长得像，于是被迫代替她去往敌国和亲。传闻我的和亲对象是个残疾皇子，可洞房花烛夜当晚...
茶点故事阅读 45,173评论 2赞 357

volatile引发的一个有趣的测试

原测试示例

给 add 方法加上 synchronized 之后

两个测试的结果

去掉修饰 start 的 volatile 修饰符

执行结果正确的代码

推荐阅读更多精彩内容