多线程之内存可见性Volatile（一）

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-09-29 06:11 292阅读 0赞

从这篇博文开始，我们开始分享一些多线程的内容，毕竟在工作中，使用多线程比较多。多总结一下，终归没有坏处。这个系列的文章不会特别长，争取在3到5分钟之间结束，主要以说明白内容，给出相应的解决方案，重点在于实践。

如标题所示，这篇博文我们简单的介绍一下内存可见性问题，之前，要简单的介绍一下什么是内存模型？

### 文章目录 ###

*   *  内存模型
     *  内存可见性
     *  解决方案
     *   *  synchronized关键字
         *  volatile关键字
     *  总结

## 内存模型 ##

什么是JAVA 内存模型？

Java Memory Model (JAVA 内存模型）是描述线程之间如何通过内存(memory)来进行交互。 具体说来， JVM中存在一个主存区（Main Memory或Java Heap Memory），对于所有线程进行共享，而每个线程又有自己的工作内存（Working Memory），工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作并非发生在主存区，而是发生在工作内存中，而线程之间是不能直接相互访问，变量在程序中的传递，是依赖主存来完成的。

Java内存模型的抽象示意图如下：  
![这里写图片描述][format_png]

从上图来看，线程A与线程B之间如要通信的话，必须要经历下面2个步骤：

1、线程A把本地内存A中更新过的共享变量刷新到主内存中去。  
2、线程B到主内存中去读取线程A之前已更新过的共享变量。

说明白了内存模型，我们看一看什么是内存可见性？

## 内存可见性 ##

内存可见性（Memory Visibility）是指当某个线程正在使用对象状态而另一个线程在同时修改该状态，需要确保当一个线程修改了对象状态后，其他线程能够立即看到发生的状态变化。

由于线程之间的交互都发生在主内存中，但对于变量的修改又发生在自己的工作内存中，经常会造成读写共享变量的错误，我们也叫可见性错误。

可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时，我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根本不可能的事情。

## 解决方案 ##

我们可以通过同步来保证对象被安全地发布。除此之外我们也可以使用一种更加轻量级的volatile变量，还可以使用ReentrantLock，CAS等等。

### synchronized关键字 ###

public class TestSynchronized {
    
    	public static void main(String[] args) {
    
    		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
    		new Thread(td).start();
    
    		while (true) {
    			synchronized (td) {
    				if (td.getFlag()) {
    					System.out.println("主线程flag:" + td.getFlag());
    					break;
    				}
    			}
    		}
    	}
    }
    
    class ThreadDemo implements Runnable {
    
    	//共享变量
    	private boolean flag = false;
    
    	public boolean getFlag() {
    		return flag;
    	}
    	public void setFlag(boolean flag) {
    		this.flag = flag;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
    
    		try {
    			Thread.sleep(200);
    		} catch (Exception e) {
    		}
    
    		flag = true;
    
    		System.out.println("其他线程flag=" + getFlag());
    	}
    }

同步锁方案：**会带来性能问题，效率特别低，造成线程阻塞**。

### volatile关键字 ###

java 提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。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。 相较于synchronized是一种较为轻量级的同步策略。

public class TestVolatile {
    
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
    		new Thread(td).start();
    		
    		while(true){
    			if(td.getFlag()){
    				System.out.println("主线程flag:" + td.getFlag());
    				break;
    			}
    		}
    	}
    }
    
    class ThreadDemo implements Runnable{
    	//共享变量
    	private volatile boolean  flag = false;
    
    	public boolean getFlag() {
    		return flag;
    	}
    
    	public void setFlag(boolean flag) {
    		this.flag = flag;
    	}
    
    	@Override
    	public void run() {
    		
    		try {
    			Thread.sleep(200);
    		} catch (Exception e) {
    		}
    		
    		flag = true;
    		
    		System.out.println("其他线程flag=" + getFlag());
    	}
    }

volatile的读写操作的过程:  
（1）线程写volatile变量的过程：  
1、改变线程工作内存中volatile变量的副本的值  
2、将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存  
（2）线程读volatile变量的过程：  
1、从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中  
2、从工作内存中读取volatile变量的副本

volatile方案：  
1、**能够保证volatile变量的可见性**  
2、**不能保证变量状态的"原子性操作（Atomic operations）"**

虽然我们对Volatile的内存可见性有了一定理解，我们还需要对它有更加深刻的认识，不再多写了：[面试时被问到了volatile ,找个文章总结一下][volatile]（早点看到就好了）

## 总结 ##

如果大家既想解决内存可见性又想实现原子性操作，以上两种方案均不可，可以使用lock或CAS，毕竟我们这篇博客，介绍内存可见性，下篇的博文我们会深入的介绍原子操作和cas算法。

后面的博文马上杀到，敬请期待。

[format_png]: /images/20220708/f74124b847bd449893dc869a2750fc17.png
[volatile]: http://blog.csdn.net/libing13820393394/article/details/48582999