Java：多线程中的volatile

朱雀 2022-11-04 01:31 2阅读 0赞

# 一、为什么使用volatile #

首先，通过一段简单的代码来理解为什么要使用volatile：

1 public class RunThread extends Thread{
     2     private boolean isRunning = true;
     3     public boolean isRunning(){
     4         return isRunning;
     5     }
     6 
     7     public void setRunning(boolean isRunning){
     8         this.isRunning = isRunning;
     9     }
    10 
    11     @Override
    12     public void run() {
    13         System.out.println("进入run...");
    14         while(isRunning==true){}
    15         System.out.println("线程停止了");
    16     }
    17 }
    18 
    19 
    20 
    21 import java.util.concurrent.TimeUnit;
    22 
    23 public class Run {
    24     public static void main(String[] args){
    25         try{
    26             RunThread thread = new RunThread();
    27             thread.start();
    28             TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
    29             thread.setRunning(false);
    30             System.out.println("赋值为false");
    31         } catch (InterruptedException e) {
    32             e.printStackTrace();
    33         }
    34     }
    35 }

执行结果：

我们创建了一个RunThread对象，并启动了该线程。当 isRunning == True时，将一直进行while循环。可以看到，我们启动了线程之后就调用setRunning方法将isRunning设为false。

按道理来说，当isRunning的状态为false时，就会退出while循环，输出“赋值为false”。然后run方法执行结束，线程执行完毕，整个程序运行结束。

但通过执行结果发现，线程进入了while死循环，线程从未终止。

![583ea29713995aa986889751fab7888c.png][]

这是由于在启动RunThread.java线程时，变量 private boolean isRunning = True 存在于公共堆栈和线程的私有堆栈中。JVM以server模式运行时，为了提高运行效率，线程一直从私有堆栈中读取isRunning的值为True。而thread.setRunning(false)执行后，是把公共堆栈中的isRunning改为false。所以即便将isRunning改为false，程序依然进入了while死循环。

解决办法：

使用volatile关键字，把 private boolean isRunning = True 改为 volatile private boolean isRunning = True ，再次运行：

![70a225f09e4eac9c4e7641492958de20.png][]

**volatile的作用是：强制线程从公共堆栈中取变量的值，而非从线程的私有堆栈中取值**

**![ac3720bc4b0a28388889a6d801914a00.png][]![0a7404d9749ad6ad15a5242819268b24.png][]**

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# 二、 volatile的非原子性 #

## 1. 虽然volatile关键字增加了实例变量在多个线程之间的可见性，但它不具备同步性，也就是原子性。 ##

1 public class MyThread extends Thread{
     2     volatile public static int count;
     3     private static void addCount(){
     4         for(int i =0;i<100;i++){
     5             count++;
     6         }
     7         System.out.println("count= "+count);
     8     }
     9 
    10     @Override
    11     public void run() {
    12         addCount();
    13     }
    14 }
    15 
    16 public class Run {
    17     public static void main(String[] args) {
    18         MyThread[] mythreadArray = new MyThread[100];
    19         for (int i = 0; i < 100; i++) {
    20             mythreadArray[i] = new MyThread();
    21         }
    22         for (int i = 0; i < 100; i++) {
    23             mythreadArray[i].start();
    24         }
    25     }
    26 }

执行结果：

![8ba429255183d7f97eeebb57f5cca131.png][]

volatile保证了线程每次从公共内存中读取变量，保证了同步数据的可见性。但由上述代码可以看出，使用关键字volatile时出现了非线程安全问题。i++ 操作并非一个原子操作，可以分解为：

（1）从内存读取 i 的值；

（2）计算 i 的值；

（3）将 i 的值写入内存

当一个线程正在执行步骤（2）时，另一个线程也可能也在修改 i 值，就会出现脏数据。

## 2. 解决办法 ##

### （1）方法一：使用synchronized关键字 ###

当在 private static void addCount() 前面加上关键字synchronized后 synchronized private static void addCount() ，再次执行：

![a1f55d4113348d1ae8aa7188e3dc7123.png][]

当时用了synchronized关键字时，就不必再使用volatile关键字了。

### （2）方法二：使用原子类进行i++操作 ###

1 public class MyThread extends Thread{
     2     private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
     3     synchronized private static void addCount(){
     4         for(int i =0;i<100;i++){
     5             count.incrementAndGet();
     6         }
     7         System.out.println("count= "+count);
     8     }
     9 
    10     @Override
    11     public void run() {
    12         addCount();
    13     }
    14 }

注意：原子类并不完全安全，只有原子类的increamentAndGet( )方法是原子的，不保证方法与方法之间的调用也是原子的。

[583ea29713995aa986889751fab7888c.png]: /images/20221023/bd9adc2b7bc7494db2b7833c4d43b46f.png
[70a225f09e4eac9c4e7641492958de20.png]: /images/20221023/cf4afdcd5457487dbd594529e973d2d7.png
[ac3720bc4b0a28388889a6d801914a00.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ac3720bc4b0a28388889a6d801914a00.png
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[a1f55d4113348d1ae8aa7188e3dc7123.png]: /images/20221023/d8497408071a463d88e2bfdf9c19e52b.png