是否有必要将一个原始的实例变量声明为 volatile？

Question

是否有必要将一个原始的实例变量声明为 volatile？

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为了尝试多线程概念，我正在实现自己的AtomicInteger版本，使用悲观锁定。它看起来像这样：

public class ThreadSafeInt {
    public int i; // Should this be volatile?

    public ThreadSafeInt(int i) {
        this.i = i;
    }

    public synchronized int get() {
        return i;
    }

    public synchronized int getAndIncrement() {
        return this.i++;
    }
    // other synchronized methods for incrementAndGet(), etc...
}

我写了一个测试，它需要一个ThreadSafeInt实例，并将其分配给数百个线程。每个线程都会调用getAndIncrement 100,000次。我看到的是所有增量都正确发生，并且整数值恰好为 (线程数) * (每个线程的增量数)，即使我没有在基本实例变量i上使用volatile。我本来期望如果我没有将i设置为volatile，则会出现许多可见性问题，例如线程1将i从0增加到1，但线程2仍然看到0的值并仅将其增加到1，导致最终值小于正确值。

我知道可见性问题是随机发生的，并且可能取决于环境属性，因此尽管存在固有的可见性问题，我的测试似乎可以正常工作。因此，我倾向于认为volatile关键字仍然是必要的。

但这是否正确呢？还是我的代码存在某些属性（例如仅仅是原始变量等），可以令我相信不需要使用volatile关键字呢？

- russell

1个回答

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原文链接

- Gray · Accepted Answer

尽管在原始实例变量i上没有使用volatile，但我希望如果我不将i设为volatile，则会出现许多可见性问题

通过使您的“getAndIncrement（）”和“get（）”方法同步化，修改i的所有线程都可以正确地锁定它以进行值的更新和检索。同步块使得i不需要是volatile，因为它们还确保内存同步。

话虽如此，您应该使用AtomicInteger来代替，它包装了一个volatile int字段。AtomicInteger的getAndIncrement（）方法更新值而无需采用同步块，这样既快速又安全。

public final AtomicInteger i = new AtomicInteger();
...
// no need for synchronized here
public int get() {
    return i.get();
}
// nor here
public int getAndIncrement() {
    return i.getAndIncrement();
}

我经常遇到可见性问题，比如线程1将i从0增加到1，但线程2仍然看到值为0并只把它增加到1，导致最终值小于正确值。

如果你的get()方法没有同步，则你的增量可能处理正确，但其他线程不会正确地发布i的值。但是，当这两种方法都是同步的时，它确保了对读写内存的同步。同步还执行锁定，以便您可以进行i++。再次强调，AtomicInteger更有效地处理内存同步和增量竞争条件。

更具体地说，当进入synchronized块时，它会跨越读取内存屏障，这与从volatile字段读取相同。当退出synchronized块时，它会跨越写入内存屏障，这与写入volatile字段相同。与synchronized块的区别在于，还有锁定来确保一个人一次只能锁定特定的对象。