共享变量可见性问题以及解决方案

一时失言乱红尘 2024-02-19 11:24 24阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  1. 简介
     *  2. 解决方案

### 1. 简介 ###

首先在了解可见性问题之前我们首先需要给出Java 内存模型的定义（JMM），java讲内存模型抽象为两个部分，主存以及工作内存，主 存也就是所有线程所共享的一段存储空间，工作内存是所有线程各种私有的一块内存空间，若此时某个线程想操作一个共享变量，它需要先将主存主的共享变量读取到自己的工作内存中，然后进行操作。此时就出现了一个问题，一个线程将对自己的更新推送至主存后，其它线程没有及时读取主存中共享变量的更新，而是一直使用自己工作内存中缓存的旧值，最后导致更新不可见，这就是所谓的可见性问题。看下面一段代码：

@Slf4j
    public class Hello{
        
    	//共享变量
    	static  boolean flag=false;
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    	  new Thread(()->{
        
    		  while(!flag)
    		  {
        
    			  log.info("我还在等地flag等于true");
    		  }
    	  }).start();
    	  Thread.sleep(1000);
          flag=true;
    	}
    }

![在这里插入图片描述][9cb6e8019338459491c0699a0195b4e8.png]  
最后我们创建的线程会陷入死循环，按照正常的逻辑去理解，在主线程修改flag后创建的线程会从主存空间读取到主线程的修改然后退出while循环，而出现这种结果的原因是jvm中JIT的存在，JIT即java即时编译技术，它底层又c1和c2两个编译器组成（新版本可能是c1和Graal），c2或Graal会利用一些技术对我们的代码进行优化（这会导致一些问题）。再分析一下上面代码工作的底层流程：

1.  初始状态，t线程刚开始从主内存中读取了flag的值到工作内存中  
    ![在这里插入图片描述][6af51bbe28b448ad92225a09f9a99f00.png]
2.  每一次新的while循环，t线程都要从主内存中读取flag的值，这是一个十分耗时的过程，所以JIT这里就对我们代码进行了优化，JIT会将flag的缓存至线程自己的工作内存中的高速缓存中，减少对flag的主存访问，提高程序运行效率。

![在这里插入图片描述][da9b79b9298c49cc9314b73a7e037101.png]  
3. 主线程更新flag时，main线程将对flag的更新更新到主存中的共享变量，而t线程还是使用自己缓存中的旧值。

![在这里插入图片描述][73af9f7979b24c16a309430fe6743f87.png]  
最后就导致了可见性问题。

### 2. 解决方案 ###

java为我们提供了volatilo关键字，volatile是一个特征修饰符（type specifier）.volatile的作用是作为指令关键字，确保本条指令不会因编译器的优化而省略，且要求每次直接读值（线程不会在缓存汇中读值）。下面查看更新后的代码：

@Slf4j
    public class Hello{
        
    	//共享变量
    	volatile static  boolean flag=false;
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
    	  new Thread(()->{
        
    		  while(!flag)
    		  {
        
    			  log.info("我还在等地flag等于true");
    		  }
    	  }).start();
    	  Thread.sleep(1000);
          flag=true;
    	}
    }

![在这里插入图片描述][98cce4b4b4944b5c9e193d760b16aee2.png]

> 这就解决了可见性问题，synchronized同样也可以解决可见性，但解决可见性还是推荐使用volatile，因为synchronized是重量级锁，消耗是很大的。但相比于volatile，sychronized也有其优势，sychronized语句块既可以保证代码的原子性，也同时可以保证代码块内变量的可见性。volatile是不能保证代码的原子性，它只能保证代码我们每次读到volatile修饰的共享变量值时，都是最新的值。

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