Летючі проти статичних на Java

Чи правильно сказати, що staticозначає одну копію значення для всіх об'єктів і volatileозначає одну копію значення для всіх потоків?

У будь-якому випадку staticзначення змінної також буде одним значенням для всіх потоків, тоді навіщо нам це робити volatile?

Оголошення статичної змінної на Java означає, що буде лише одна копія, незалежно від того, скільки об’єктів класу створено. Змінна буде доступною навіть без Objectsстворених. Однак потоки можуть мати локально кешовані значення цього.

Коли змінна є мінливою і не статичною , для кожної буде одна змінна Object. Отже, на поверхні, здається, немає різниці від звичайної змінної, але повністю відрізняється від статичної . Однак навіть з Objectполями нитка може кешувати значення змінної локально.

Це означає, що якщо два потоки одночасно оновлюють змінну того самого Об'єкта, а змінна не оголошується мінливою, може статися випадок, коли один з потоків має кеш-пам'ять старого значення.

Навіть якщо ви отримуєте доступ до статичного значення через декілька потоків, кожен потік може мати свою локальну кешовану копію! Щоб уникнути цього, ви можете оголосити змінну статичною мінливою, і це змусить потік читати кожен раз глобальне значення.

Однак летючі не є заміною правильної синхронізації!
Наприклад:

private static volatile int counter = 0;

private void concurrentMethodWrong() {
  counter = counter + 5;
  //do something
  counter = counter - 5;
}

Виконання concurrentMethodWrongодночасно багато разів може призвести до кінцевого значення лічильника, відмінного від нуля!
Щоб вирішити проблему, вам потрібно застосувати замок:

private static final Object counterLock = new Object();

private static volatile int counter = 0;

private void concurrentMethodRight() {
  synchronized (counterLock) {
    counter = counter + 5;
  }
  //do something
  synchronized (counterLock) {
    counter = counter - 5;
  }
}

Або використовувати AtomicIntegerклас.

Різниця між статичним і летючим:

Статична змінна : Якщо дві нитки (припустимо t1і t2) отримують доступ до одного об’єкта і оновлюють змінну, яка оголошена статичною, то це означає t1і t2може зробити власну локальну копію того самого об'єкта (включаючи статичні змінні) у відповідному кеші, тому оновіть Здійснено t1статичною змінною в її локальному кеші, не відображається в статичній змінній t2кешу.

Статичні змінні використовуються в контексті Object, де оновлення, зроблене одним об'єктом, відображатиметься у всіх інших об'єктах того ж класу, але не в контексті Thread, де оновлення одного потоку до статичної змінної відображатиме зміни негайно для всіх нитки (у своєму локальному кеші).

Летлива змінна : Якщо дві нитки (припустимо t1і t2) отримують доступ до одного об'єкта і оновлюють змінну, яка оголошена мінливою, то це означає t1і t2може зробити власний локальний кеш Об'єкта, за винятком змінної, яка оголошена мінливою . Таким чином, мінлива змінна матиме лише одну основну копію, яка буде оновлюватися різними потоками, а оновлення, зроблене одним потоком до мінливої ​​змінної, негайно відображатиметься до іншої теми.

Окрім інших відповідей, я хотів би додати до нього одне зображення (малюнок полегшує розуміння)

staticзмінні можуть бути кешовані для окремих потоків. У багатопотоковому середовищі, якщо один потік модифікує кешовані дані, це може не відображатись для інших потоків, оскільки у них є його копія .

volatileдекларація гарантує, що потоки не кешуватимуть дані та використовує лише спільну копію .

джерело зображення

Я думаю staticі volatileвзагалі не маю жодного стосунку. Я пропоную вам прочитати навчальний посібник Java, щоб зрозуміти Atomic Access , і навіщо використовувати атомний доступ, зрозуміти, що переплетено , ви знайдете відповідь.

Простіше кажучи,

1. статичний : staticзмінні асоціюються з класом , а не з будь-яким об’єктом . Кожен екземпляр класу поділяє змінну класу, яка знаходиться в одному фіксованому місці в пам'яті

2. мінливий : це ключове слово застосовно як до змінних класу, так і до примірника .

Використання змінних змінних зменшує ризик помилок узгодженості пам'яті, оскільки будь-яке записування на мінливу змінну встановлює зв'язок "буває до" з наступними зчитуваннями цієї ж змінної. Це означає, що зміни летючої змінної завжди помітні для інших потоків

Перегляньте цю статтю , Javin Paul щоб краще зрозуміти мінливі змінні.

За відсутності volatileключового слова значення змінної у стеку кожного потоку може бути різним. Зробивши змінну якvolatile , всі потоки отримають однакове значення в робочій пам'яті, а помилок узгодженості пам'яті уникнуто.

Тут термін variableможе бути staticзмінним (класом) абоinstance (об'єктною) змінною.

Щодо вашого запиту:

У будь-якому випадку значення статичної змінної також буде одним значенням для всіх потоків, то чому ми повинні йти на мінливі?

Якщо мені потрібна instanceзмінна у моєму додатку, я не можу використовувати staticзмінну. Навіть у випадкуstatic змінної, консистенція не гарантована завдяки кешу потоку, як показано на схемі.

Використання volatileзмінних зменшує ризик помилок узгодженості пам'яті, оскільки будь-яке записування на мінливу змінну встановлює зв'язок "буває до" з подальшим зчитуванням тієї самої змінної. Це означає, що зміни летючої змінної завжди помітні для інших потоків.

Більше того, це також означає, що коли потік читає мінливу змінну, вона бачить не тільки останню зміну на летючу, але й побічні ефекти коду, які спричинили за собою зміни => помилки консистенції пам'яті, як і раніше, можливі з мінливими змінними . Щоб уникнути побічних ефектів, вам доведеться використовувати синхронізовані змінні. Але є краще рішення у Java.

Використання простого атомного змінного доступу є більш ефективним, ніж доступ до цих змінних через синхронізований код

Деякі з занять у java.util.concurrent пакеті містять атомні методи, які не покладаються на синхронізацію.

Докладнішу інформацію див. У цій статті про контроль рівня конкурентоспроможності високого рівня .

Особливо подивіться на атомні змінні .

Питання, пов'язані з ДП:

Леткі Vs атомні

Летючий бул проти AtomicBoolean

Різниця між летючими та синхронізованими в Java

доступ до енергонезалежних змінних буде прямим з основної пам'яті. Її слід використовувати лише в багатопотокових середовищах. статична змінна буде завантажена один раз. Якщо його використовувати в середовищі одного потоку, навіть якщо копія змінної буде оновлена ​​і не буде шкоди для доступу до неї, оскільки є лише один потік.

Тепер, якщо статична змінна використовується в багатопотоковому середовищі, тоді виникнуть проблеми, якщо очікувати від неї бажаного результату. Оскільки у кожного потоку є своя копія, то будь-який приріст або декремент статичної змінної з одного потоку може не відображатися в іншій потоці.

якщо ви очікуєте бажаних результатів від статичної змінної, тоді використовуйте непостійні зі статикою в багатопотокових, тоді все буде вирішено.

Не впевнені, що статичні змінні є кешованими у локальній пам'яті потоку чи НЕ. Але коли я виконав два потоки (T1, T2), звертаючись до одного об’єкта (obj), і коли оновлення, зроблене потоком T1, до статичної змінної, воно відобразилося в T2.

Якщо ми оголосимо змінну статичною, буде лише одна копія змінної. Отже, кожного разу, коли різні потоки отримують доступ до цієї змінної, для змінної буде лише одне кінцеве значення (оскільки для змінної існує лише одне місце пам'яті).

Якщо змінна оголошена мінливою, всі потоки матимуть власну копію змінної, але значення береться з основної пам'яті. Отже, значення змінної у всіх потоках буде однаковим.

Отже, в обох випадках головний момент полягає в тому, що значення змінної однакове для всіх потоків.