在Java中，何时使用volatile boolean比AtomicBoolean更好？

Question

在Java中，何时使用volatile boolean比AtomicBoolean更好？

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我查看了其他关于volatile vs. Atomicxxxx问题的stackoverflow帖子（包括这个），并阅读了java.util.current.atomic的说明，但对细微差别不太满意。

如果我要在使用volatile boolean和AtomicBoolean之间做出决策，除了AtomicBoolean提供的原子读写操作（如compareAndSet()和getAndSet()）之外，还有实际区别吗？

假设我有以下代码：

volatile boolean flag;

如果我有一个线程读取标志并执行某些操作，然后清除该标志，在此之前一个或多个线程设置了该标志（但未清除它），这时使用volatile关键字是否足够安全？

与volatile boolean相比，AtomicBoolean的成本是否更高，包括内存空间和性能开销（volatile boolean需要内存屏障，而AtomicBoolean需要内存屏障+一些CAS操作上的轻微锁定，如java.util.current.atomic描述所示）。

我的直觉是只使用AtomicBoolean以确保安全，但我想知道是否存在使用volatile boolean的情况（例如，如果有数千个实例且性能成为问题）。

- Jason S

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你想用这个标志做什么？你是用这个标志来控制并发，还是其他什么？我在想底层问题是否能帮助解释你要找到的答案。 - Jonathan B

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是的，这正是volatile关键字所要解决的问题。 - Johan Sjöberg

@Jonathan：这只是一个特定的例子……我在考虑一个程序，其中我有被标记为“脏”的组件需要持久化。这些组件会自行标记为“脏”，然后持久化管理器会找到这些脏组件，保存它们的状态，并将它们标记为非脏。 - Jason S

@BuZZ-dEE，那个问题比我的早，但我在写作时已经阅读过它（在尝试使用modpowers之前，请您完整地阅读问题），并且我提出了更详细的问题。因此，是的，存在重叠，但不是重复。 - Jason S

关于Java中何时需要使用AtomicBoolean的问题 - BuZZ-dEE

5个回答

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实际上，AtomicBoolean 就是一个包含 volatile boolean 的对象。

每个对象都会有一些小的开销。可能微不足道，但可能需要更多的内存进入缓存。

如果您需要使用 AtomicBooleanFieldUpdater，那么会有相当多的性能开销。如果你不经常这样做（比如在 NIO 中的 attach），那就没问题。

- Tom Hawtin - tackline

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实际上，它是一个"volatile int"。http://www.docjar.com/html/api/java/util/concurrent/atomic/AtomicBoolean.java.html - helpermethod

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@辅助方法我认为这并不重要。它完全取决于实现的内容。 - Tom Hawtin - tackline

在内部，Java 最喜欢整数，比其他原始类型更喜欢。 - bvdb

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我不确定我完全同意其他回答; biziclop的回答在一定程度上是正确的，但除非我们知道更多的细节，否则我不确定我们能得出您是安全的结论。

在简单情况下，交错可能看起来像这样:

Thread 1 (writer)   Thread 2 (Writer)  Thread 3 (Reader)
-----------------   -----------------  -----------------
flag = true;
                                       if (flag) {
                    flag = true;
                                         flag = false;
                                         doStuff();

这也许没问题（第二组flag设置为true并不重要，因为doStuff()很可能仍能看到线程2需要做的任务。

但是如果你反过来执行线程3：

Thread 1 (writer)   Thread 2 (Writer)  Thread 3 (Reader)
-----------------   -----------------  -----------------
flag = true;
                                       if (flag) {
                                         doStuff();
                    flag = true;
                                         flag = false;

那么线程2的更新可能会丢失。

当然，你需要同样小心地处理线程2所做的任何其他事情，以确保它对线程3可见。如果存在其他状态需要线程2设置，则顺序在那里也很重要。

在简单情况下，是的，你没问题，但如果不仅仅是简单的标志开关，那么这变得更难以理解。

- Cowan

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好的。虽然值得一提的是，在第二种情况下，AtomicBoolean 也无法帮忙解决问题。这时需要全面的同步措施。 - Sergei Tachenov

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@Cowen: 我从未看过这样可视化的交错过程，但它非常清晰。当我阅读线程代码时，我会在脑海中进行交错，但这是一种很好的技巧，在解释线程代码中的竞态条件/弱点时进行记录。 - kevinarpe

@SergeyTachenov，使用Thread 3中的AtomicBoolean.getAndSet()方法不就可以解决这个问题了吗？ - Андрей Беньковский

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@Андрей，我想这应该是可以的，但我们需要更多有关这三个线程在做什么方面的细节，以便能够精确回答。它可以帮助线程3检测到线程2再次设置标志，但不能帮助确定何时发生以及是否使用了线程2的更新完成相关工作。 - Sergei Tachenov

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这里有很多有用的信息。然而，我想补充另一个可能有用的区别。你可以有一个AtomicBooleans数组，但是（据我所知）你不能有一个volatile布尔数组。

- snapfractalpop

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不行，但是你仍然可以拥有一个SynchronizedSet，或其他同步的布尔集合，可以安全地发布该数组。 - pkran

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然后一个或多个线程设置标志（但不清除它）。如果我有一个读取标志的线程，如果设置了标志，则执行操作，然后清除标志，那么volatile是否足够？

是的，如果您不需要AtomicBoolean的特殊功能，使用volatile完全可以。实际上，这是volatile的少数合理用途之一。

- Sergei Tachenov

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可以查看英文原文，
原文链接

- biziclop · Accepted Answer

AtomicBoolean 和 volatile 最主要的区别在实际操作中是，在使用 compare-and-set 操作时，volatile 变量不是原子性的。

 volatile boolean b;

 void foo() {
   if( b ) {
     //Here another thread might have already changed the value of b to false
     b = false;
   }
 }

但是考虑到您所有的并发写入都是幂等的，并且您只从一个线程中读取，所以这不应该成为一个问题。