volatile与内存可见性

系统管理员 2022-07-12 06:26 235阅读 0赞

在多线程环境下，对共享变量的操作，往往会遇到内存可见性问题。先看下面一段代码：

public class TestVoltatile {
        public static void main(String[] args) {
            ThreadDemo td = new ThreadDemo();
            new Thread(td).start();
    
            while (true) {
                if (td.isFlag()) {
                    System.out.println("------------------");
                    break;
                }
            }
        }
    }
    
    class ThreadDemo implements Runnable {
        private boolean flag = false;
    
        public void run() {
    
    
            try {
                Thread.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
    
            flag = true;
    
            System.out.println("flag=" + isFlag());
        }
    
        public boolean isFlag() {
            return flag;
        }
    
        public void setFlag(boolean flag) {
            this.flag = flag;
        }
    }

这段你代码中，有两个线程，一个是main线程，一个是自己创建的线程（以下称为Thread-0）。其中Thread-0线程的run方法中去修改flag的值，main线程死循环判断flag的值如果为true则退出循环。运行上面的代码，发现 Thread-0线程输出flag=true，但是程序却没有停止。

这个问题涉及到了flag变量的内存可见性问题。每个线程在执行中都有一块缓存区，flag变量是类的属性，在堆中分配空间。当Thread-0线程要对flag的值进行修改的时候，会先到堆内存中读取flag的值到自己的线程缓存中，然后修改其值。修改之后，还没来得及将其写入到堆内存中，main线程在循环中判断isFlag()的时候就把堆中的flag值读到了自己的缓存中，此时为false。由于while(true)循环在jvm底层有做了优化，所以每次循环判断的falg值是main线程缓存中的，一直都是false。所以导致了flag值被修改后，main线程还是没有停止下来，一直在死循环。这就是内存可见性问题。

解决这个问题我们可以使用同步，使用synchronized同步代码块将if包围起来，这样每次都能刷新缓存，取到最新的flag值。但是使用锁会导致性能的下降，多线程就会出现等锁的情况。

还有一个解决方式就是使用volatile关键字修饰flag变量。被volatile修饰的变量，在每次使用时，都会到内存中去取最新的值，这就解决了多线程间内存可见性的问题，当多个线程进行操作共享数据时，可以保证内存中的数据可见。volatile不同于synchronized，volatile不具备”互斥性”，即多个线程可以同时访问，不需要抢锁。并且，volatile不能保证变量的"原子性"。

解决方式一：

public static void main(String[] args) {
            ThreadDemo td = new ThreadDemo();
            new Thread(td).start();
    
            while (true) {
                synchronized (td) {
                    if (td.isFlag()) {
                        System.out.println("------------------");
                        break;
                    }
                }
            }
        }

解决方式二：

private volatile boolean flag = false;

内存可见性问题还可参考一下博客：

[http://blog.csdn.net/beiyetengqing/article/details/49583381][http_blog.csdn.net_beiyetengqing_article_details_49583381]

[http://www.cnblogs.com/frydsh/p/5720658.html][http_www.cnblogs.com_frydsh_p_5720658.html]

[http://www.cnblogs.com/longshiyVip/p/5211476.html][http_www.cnblogs.com_longshiyVip_p_5211476.html]

[http_blog.csdn.net_beiyetengqing_article_details_49583381]: http://blog.csdn.net/beiyetengqing/article/details/49583381
[http_www.cnblogs.com_frydsh_p_5720658.html]: http://www.cnblogs.com/frydsh/p/5720658.html
[http_www.cnblogs.com_longshiyVip_p_5211476.html]: http://www.cnblogs.com/longshiyVip/p/5211476.html