java高併發系列 - 第7天:volatile與Java內存模型

public class Demo09 {
    public static boolean flag = true;

    public static class T1 extends Thread {
        public T1(String name) {
            super(name);
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("線程" + this.getName() + " in");
            while (flag) {
                ;
            }
            System.out.println("線程" + this.getName() + "中止了");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new T1("t1").start();
        //休眠1秒
        Thread.sleep(1000);
        //將flag置爲false
        flag = false;
    }
}

運行上面代碼，會發現程序沒法終止。

線程t1的run()方法中有個循環，經過flag來控制循環是否結束，主線程中休眠了1秒，將flag置爲false，按說此時線程t1會檢測到flag爲false，打印「線程t1中止了」，爲什麼和咱們指望的結果不同呢？運行上面的代碼咱們能夠判斷，t1中看到的flag一直爲ture，主線程將flag置爲false以後，t1線程中沒有看到，因此一直死循環。

那麼t1中爲何看不到被主線程修改以後的flag？

要解釋這個，咱們須要先了解一下java內存模型（JMM），Java線程之間的通訊由Java內存模型（本文簡稱爲JMM）控制，JMM決定一個線程對共享變量的寫入什麼時候對另外一個線程可見。從抽象的角度來看，JMM定義了線程和主內存之間的抽象關係：線程之間的共享變量存儲在主內存（main memory）中，每一個線程都有一個私有的本地內存（local memory），本地內存中存儲了該線程以讀/寫共享變量的副本。本地內存是JMM的一個抽象概念，並不真實存在。它涵蓋了緩存，寫緩衝區，寄存器以及其餘的硬件和編譯器優化。Java內存模型的抽象示意圖以下：

從上圖中能夠看出，線程A須要和線程B通訊，必需要經歷下面2個步驟：

1. 首先，線程A把本地內存A中更新過的共享變量刷新到主內存中去
2. 而後，線程B到主內存中去讀取線程A以前已更新過的共享變量

下面經過示意圖來講明這兩個步驟：

如上圖所示，本地內存A和B有主內存中共享變量x的副本。假設初始時，這三個內存中的x值都爲0。線程A在執行時，把更新後的x值（假設值爲1）臨時存放在本身的本地內存A中。當線程A和線程B須要通訊時，線程A首先會把本身本地內存中修改後的x值刷新到主內存中，此時主內存中的x值變爲了1。隨後，線程B到主內存中去讀取線程A更新後的x值，此時線程B的本地內存的x值也變爲了1。
從總體來看，這兩個步驟實質上是線程A在向線程B發送消息，並且這個通訊過程必需要通過主內存。JMM經過控制主內存與每一個線程的本地內存之間的交互，來爲java程序員提供內存可見性保證。

對JMM瞭解以後，咱們再看看文章開頭的問題，線程t1中爲什麼看不到被主線程修改成false的flag的值，有兩種可能:

1. 主線程修改了flag以後，未將其刷新到主內存，因此t1看不到
2. 主線程將flag刷新到了主內存，可是t1一直讀取的是本身工做內存中flag的值，沒有去主內存中獲取flag最新的值

對於上面2種狀況，有沒有什麼辦法能夠解決？

是否有這樣的方法：線程中修改了工做內存中的副本以後，當即將其刷新到主內存；工做內存中每次讀取共享變量時，都去主內存中從新讀取，而後拷貝到工做內存。

java幫咱們提供了這樣的方法，使用volatile修飾共享變量，就能夠達到上面的效果，被volatile修改的變量有如下特色：

1. 線程中讀取的時候，每次讀取都會去主內存中讀取共享變量最新的值，而後將其複製到工做內存
2. 線程中修改了工做內存中變量的副本，修改以後會當即刷新到主內存

咱們修改一下開頭的示例代碼：

public volatile static boolean flag = true;

使用volatile修飾flag變量，而後運行一下程序，輸出：

線程t1 in
線程t1中止了

這下程序能夠正常中止了。

volatile解決了共享變量在多線程中可見性的問題，可見性是指一個線程對共享變量的修改，對於另外一個線程來講是不是能夠看到的。

java高併發系列交流羣