使用volatile变量和信号量 - Java

Question

我正在学习线程、信号量、volatile变量等IT技术相关知识。

我想知道，在使用信号量时是否需要将变量定义为volatile，我的意思是：

假设有两个线程，一个增加变量的值，另一个减少变量的值。在每次访问变量之前，我会使用互斥锁来控制只有一个线程能够“操作”该变量。

这种情况下，是否需要将变量定义为volatile？

- WikiOverflow

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为什么不使用AtomicLong来进行这样的操作呢？在同一个整数上正确且高效地实现并发操作并不容易。JDK中有一些现成的类可以帮助你完成这项工作。 - Tagir Valeev

为什么你在这里使用信号量？ - Sandeep Kaul

Answer 1

根据Semaphore的API文档：

内存一致性影响：在线程调用“release”方法（如release()）之前发生的操作先于在另一个线程中成功调用“acquire”方法（如acquire()）之后发生的操作。

因此，通过信号量保护的变量可以安全地读写。无需将它们声明为volatile。

- isnot2bad

Answer 2

信号量不应该用在 synchronized 的位置，因为信号量即使初始化为1，也不会持有独占的互斥锁，就像某个对象上的 synchronized。确实，初始化为1的信号量允许一次仅有一个线程访问持有许可的对象。但是，持有许可的线程并没有拥有它，任何其他线程都可以释放该许可并获取许可。因此，两个线程可以同时访问同一个对象，如果这两个线程都操纵该对象，则会出现多线程问题，如丢失更新、过时读取等。

在您有两个线程的示例中，一个增加变量，另一个减少相同的变量。互斥是足够的，不需要使用 volatile 声明。在这里我假设互斥是通过 synchronized 实现的，而不是通过信号量实现的。

volatile 比 synchronized 更不严格，当执行的操作是原子的（读或写）时，您可能希望使用 volatile。在执行读-更新-写操作时不应使用 volatile。

- Thilak

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为什么你假设互斥通过synchronized实现，而他并没有使用synchronized，只用了信号量？ - Shondeslitch

因为在这个例子中，他提到了互斥锁(mutex)，但从来没有提到过同步(synchronized)，而问题是关于信号量(semaphores)和volatile的。由于没有明确提到，我希望他指的是同步(synchronized)，因为在这种情况下信号量并不适用。 - Thilak

Answer 3

我想知道在使用Semaphore时是否需要将变量定义为volatile。我认为没有这样的限制。互斥锁是一种互斥信号量，它是一种特殊的信号量变体，只允许一个锁定器同时进行。它相当于计数为1的普通计数信号量，并且要求只能由锁定它的同一线程释放。如果我们具体谈论Java中的Semaphore：Semaphore是许可证的计数器，acquire类似于减少等待而不是低于零。它没有上限。如CIP所述：实现没有实际的许可对象，Semaphore不将分配的许可与线程关联，因此在一个线程中获取的许可可以从另一个线程中释放。您可以将acquire视为消耗许可，将release视为创建许可； Semaphore不限于其创建的许可数量。对于您的情况，您可以共享一个计数器并使其成为易失性，或者更好地使用AtomicInteger，因为它们使用CAS机制，在低争用下表现非常好。

- akhil_mittal