Зачем нужен volatile и почему он не делает count++ атомарным?

Зачем нужен volatile и почему он не…: ответ для собеседования Java

Сначала ответь вслух

Скажи ответ вслух хотя бы пару минут, потом открой эталон и сравни. Эталон открыт всем и не требует входа.

Показать ответ

Эталонный ответ

Без синхронизации поток может не увидеть запись другого потока: значение осталось в регистре, или JIT вынес чтение поля из цикла. Запись в volatile-поле происходит-раньше (happens-before) каждого последующего чтения этого поля, поэтому читатель увидит и само значение, и всё, что поток записал до него.

class Worker {
    private volatile boolean running = true;

    void stop() { running = false; }

    void loop() {
        while (running) {
            // без volatile цикл может не увидеть stop()
        }
    }
}

count++ раскладывается на три действия: прочитать, прибавить, записать. Два потока могут прочитать 5 и оба записать 6. Для счётчиков нужны AtomicInteger, LongAdder или synchronized.

Как у тебя получилось?

Уточняющие вопросы

Так обычно копают глубже. Раскрой строку, когда ответишь вслух.

Уточнение 1-го уровня: Когда volatile достаточно?
Ответ уровня Middle
Когда пишет один поток, а остальные читают: флаг остановки, публикация ссылки на неизменяемый объект, состояние, которое меняется одной записью.
1. Уточнение 2-го уровня: Зачем volatile в double-checked locking?
  Ответ уровня Senior
  Без него другой поток может увидеть ненулевую ссылку на объект, конструктор которого ещё не закончил запись полей: запись ссылки и полей могут переставиться.
  1. Уточнение 3-го уровня: Чем LongAdder лучше AtomicLong под нагрузкой?
    Ответ уровня Senior
    AtomicLong — одна ячейка, и при высокой конкуренции потоки крутятся на неудачных CAS. LongAdder раскладывает счёт по ячейкам и складывает их в sum(); зато sum() не атомарный снимок.

Типичные ошибки

Считать, что volatile делает составные операции атомарными.
Ставить volatile на ссылку и ждать потокобезопасности от изменяемого объекта по ней.

Первоисточники

Быстрые задания по теме

boolean flag;
void stop() { flag = true; }
void run() { while (!flag) { } }

Проверь себя

Задание 1 из 1

Поток A пишет в поле flag, поток B читает его в цикле. Что нужно, чтобы B гарантированно увидел запись?

Ничего: запись всегда виднаОбъявить поле volatileВызвать System.gc()Сделать метод run() статическим

Эталонный ответ

class Worker {
    private volatile boolean running = true;

    void stop() { running = false; }

    void loop() {
        while (running) {
            // без volatile цикл может не увидеть stop()
        }
    }
}

Как у тебя получилось?

Уточняющие вопросы

Так обычно копают глубже. Раскрой строку, когда ответишь вслух.

Уточнение 1-го уровня: Когда volatile достаточно?

Ответ уровня Middle

Когда пишет один поток, а остальные читают: флаг остановки, публикация ссылки на неизменяемый объект, состояние, которое меняется одной записью.

Уточнение 2-го уровня: Зачем volatile в double-checked locking?
Ответ уровня Senior
Без него другой поток может увидеть ненулевую ссылку на объект, конструктор которого ещё не закончил запись полей: запись ссылки и полей могут переставиться.
1. Уточнение 3-го уровня: Чем LongAdder лучше AtomicLong под нагрузкой?
  Ответ уровня Senior
  AtomicLong — одна ячейка, и при высокой конкуренции потоки крутятся на неудачных CAS. LongAdder раскладывает счёт по ячейкам и складывает их в sum(); зато sum() не атомарный снимок.

Быстрые задания по теме

boolean flag;
void stop() { flag = true; }
void run() { while (!flag) { } }

Проверь себя

Задание 1 из 1

Поток A пишет в поле flag, поток B читает его в цикле. Что нужно, чтобы B гарантированно увидел запись?

Ничего: запись всегда виднаОбъявить поле volatileВызвать System.gc()Сделать метод run() статическим