使用Volatile变量还是原子变量

volatile变量

在Java语言中，volatile变量提供了一种轻量级的同步机制，volatile变量用来确保将变量的更新操作通知到其它线程，volatile变量不会被缓存到寄存器或者对其它处理器不可见的地方，所以在读取volatile变量时总会返回最新写入的值，volatile变量通常用来表示某个状态标识。

原子变量：

原子变量是“更强大的volatile”变量，从实现来看，每个原子变量类的value属性都是一个volatile变量，所以volatile变量的特性原子变量也有。同时，原子变量提供读、改、写的原子操作，更强大，更符合一般并发场景的需求。

既然原子变量更强大，是否还有必要使用volatile变量？如果有什么时候选择volatile变量，什么时候选择原子变量？当然这种选择只有在多线程并发的场景下才会出现，而多线程并发的目的一般是为了提高吞吐量和减少延迟响应，所以还是先看段测试代码和运行结果吧！

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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>    </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>i = </code><code>0</code><code>;</code>

<code>        </code><code>vi = </code><code>0</code><code>;</code>

<code>    </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>test();</code>

<code>                                                                                                                                                                                                              </code> 

<code>        </code><code>CALC_TIME = </code><code>10000</code><code>;</code>

<code>        </code><code>CALC_TIME = </code><code>100000</code><code>;</code>

<code>        </code><code>CALC_TIME = </code><code>1000000</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>for</code> <code>(</code><code>int</code> <code>i = </code><code>0</code><code>; i &lt; THREAD_NUM; i++) {       </code>

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

<code>        </code><code>}</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>i++;</code>

<code>    </code><code>/**</code>

<code>     </code><code>* 这个函数不是线程安全，很可能得到错误的结果，这里只是为了测试读取volatile变量的效率</code>

<code>     </code><code>*/</code>

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

<code>        </code><code>vi++;</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>try</code> <code>{</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>}</code>

<code>            </code><code>for</code><code>(</code><code>int</code> <code>j=</code><code>0</code><code>; j&lt;CALC_TIME; j++){</code>

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

<code>                                                                                                                                                                                                                  </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>}       </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>

<code>}</code>

程序运行结果：

<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>

（怀疑自己的程序写得有问题，但暂时找不到问题，请大家帮忙拍砖！）

从测试结果看，原子变量的效率与synchronized同步操作效率差不多，感觉不到优势，volatile变量提升一倍的性能（当然++操作是有同步问题），所以如果volatile变量能满足需求优先使用volatile变量，原子变量次之。那什么时候适合使用volatile变量？专家推荐最佳实践是同时满足以下三个条件：

对变量的写入操作不依赖变量的当前值，或者能确保只有单个线程更新变量的值

改变量不会与其他状态变量一起组成不变性的条件

在访问变量时不需要加锁

个人实践总结：

满足条件的情况下使用volatile布尔变量，其他数据类型使用原子变量。

     本文转自sarchitect 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/stevex/1285964，如需转载请自行联系原作者