使用Volatile變量還是原子變量

volatile變量

在Java語言中，volatile變量提供了一種輕量級的同步機制，volatile變量用來確定将變量的更新操作通知到其它線程，volatile變量不會被緩存到寄存器或者對其它處理器不可見的地方，是以在讀取volatile變量時總會傳回最新寫入的值，volatile變量通常用來表示某個狀态辨別。

原子變量：

原子變量是“更強大的volatile”變量，從實作來看，每個原子變量類的value屬性都是一個volatile變量，是以volatile變量的特性原子變量也有。同時，原子變量提供讀、改、寫的原子操作，更強大，更符合一般并發場景的需求。

既然原子變量更強大，是否還有必要使用volatile變量？如果有什麼時候選擇volatile變量，什麼時候選擇原子變量？當然這種選擇隻有在多線程并發的場景下才會出現，而多線程并發的目的一般是為了提高吞吐量和減少延遲響應，是以還是先看段測試代碼和運作結果吧！

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<code>import</code> <code>java.util.concurrent.CountDownLatch;</code>

<code>import</code> <code>java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;</code>

<code>public</code> <code>class</code> <code>TestVolatile {</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>int</code> <code>CALC_TIME = </code><code>1000</code><code>;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>final</code> <code>int</code> <code>THREAD_NUM = </code><code>100</code><code>;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>AtomicInteger ai;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>int</code> <code>i;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>volatile</code> <code>int</code> <code>vi;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>TestVolatile(){</code>

<code> </code><code>ai = </code><code>new</code> <code>AtomicInteger(</code><code>0</code><code>);</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException {</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"Calculation Times:"</code> <code>+ CALC_TIME + </code><code>" ----------------------"</code><code>);</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>test() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException {</code>

<code> </code><code>testAi();</code>

<code> </code><code>testI();</code>

<code> </code><code>testVi();</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>testAi() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException {</code>

<code> </code><code>TestVolatile testVolatile = </code><code>new</code> <code>TestVolatile();</code>

<code> </code><code>CountDownLatch begSignal = </code><code>new</code> <code>CountDownLatch(</code><code>1</code><code>);</code>

<code> </code><code>CountDownLatch endSignal = </code><code>new</code> <code>CountDownLatch(THREAD_NUM);</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Thread( testVolatile.</code><code>new</code> <code>WorkerAI(begSignal, endSignal) ).start();</code>

<code> </code><code>long</code> <code>startTime = System.currentTimeMillis();</code>

<code> </code><code>begSignal.countDown();</code>

<code> </code><code>endSignal.await();</code>

<code> </code><code>long</code> <code>endTime = System.currentTimeMillis();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"Total time consumed by atomic increment : "</code> <code>+ (endTime-startTime));</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>testI()</code>

<code> </code><code>throws</code> <code>InterruptedException {</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Thread( testVolatile.</code><code>new</code> <code>WorkerI(begSignal, endSignal) ).start();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"Total time consumed by synchronized increment : "</code> <code>+ (endTime-startTime));</code>

<code> </code><code>private</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>testVi()</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Thread( testVolatile.</code><code>new</code> <code>WorkerVI(begSignal, endSignal) ).start();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"Total time consumed by volatile increment : "</code> <code>+ (endTime-startTime));</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>incrAi() {</code>

<code> </code><code>ai.getAndIncrement();</code>

<code> </code><code>public</code> <code>synchronized</code> <code>void</code> <code>incrI() {</code>

<code> </code><code>* 這個函數不是線程安全，很可能得到錯誤的結果，這裡隻是為了測試讀取volatile變量的效率</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>incrVi() {</code>

<code> </code><code>class</code> <code>WorkerAI </code><code>implements</code> <code>Runnable {</code>

<code> </code><code>private</code> <code>CountDownLatch beginSignal;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>CountDownLatch endSignal;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>WorkerAI(CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {</code>

<code> </code><code>this</code><code>.beginSignal = begin;</code>

<code> </code><code>this</code><code>.endSignal = end;</code>

<code> </code><code>@Override</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>

<code> </code><code>beginSignal.await();</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>

<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>

<code> </code><code>incrAi();</code>

<code> </code><code>endSignal.countDown();</code>

<code> </code><code>class</code> <code>WorkerI </code><code>implements</code> <code>Runnable {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>WorkerI(CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {</code>

<code> </code><code>class</code> <code>WorkerVI </code><code>implements</code> <code>Runnable {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>WorkerVI(CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {</code>

<code> </code><code>incrVi();</code>

程式運作結果：

<code>Calculation Times:</code><code>1000</code> <code>----------------------</code>

<code>Total time consumed by atomic increment : </code><code>8</code>

<code>Total time consumed by synchronized increment : </code><code>6</code>

<code>Total time consumed by volatile increment : </code><code>5</code>

<code>Calculation Times:</code><code>10000</code> <code>----------------------</code>

<code>Total time consumed by atomic increment : </code><code>23</code>

<code>Total time consumed by synchronized increment : </code><code>24</code>

<code>Total time consumed by volatile increment : </code><code>15</code>

<code>Calculation Times:</code><code>100000</code> <code>----------------------</code>

<code>Total time consumed by atomic increment : </code><code>354</code>

<code>Total time consumed by synchronized increment : </code><code>360</code>

<code>Total time consumed by volatile increment : </code><code>148</code>

<code>Calculation Times:</code><code>1000000</code> <code>----------------------</code>

<code>Total time consumed by atomic increment : </code><code>3579</code>

<code>Total time consumed by synchronized increment : </code><code>3608</code>

<code>Total time consumed by volatile increment : </code><code>1519</code>

（懷疑自己的程式寫得有問題，但暫時找不到問題，請大家幫忙拍磚！）

從測試結果看，原子變量的效率與synchronized同步操作效率差不多，感覺不到優勢，volatile變量提升一倍的性能（當然++操作是有同步問題），是以如果volatile變量能滿足需求優先使用volatile變量，原子變量次之。那什麼時候适合使用volatile變量？專家推薦最佳實踐是同時滿足以下三個條件：

對變量的寫入操作不依賴變量的目前值，或者能確定隻有單個線程更新變量的值

改變量不會與其他狀态變量一起組成不變性的條件

在通路變量時不需要加鎖

個人實踐總結：

滿足條件的情況下使用volatile布爾變量，其他資料類型使用原子變量。

本文轉自sarchitect 51CTO部落格，原文連結：http://blog.51cto.com/stevex/1285964，如需轉載請自行聯系原作者

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