java高并发系列 - 第7天:volatile与Java内存模型

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("线程" + this.getName() + " in");
            while (flag) {
                ;
            }
            System.out.println("线程" + this.getName() + "中止了");
        }
    }

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

运行上面代码，会发现程序没法终止。

线程t1的run()方法中有个循环，经过flag来控制循环是否结束，主线程中休眠了1秒，将flag置为false，按说此时线程t1会检测到flag为false，打印“线程t1中止了”，为什么和咱们指望的结果不同呢？运行上面的代码咱们能够判断，t1中看到的flag一直为ture，主线程将flag置为false以后，t1线程中没有看到，因此一直死循环。

那么t1中为何看不到被主线程修改以后的flag？

要解释这个，咱们须要先了解一下java内存模型（JMM），Java线程之间的通讯由Java内存模型（本文简称为JMM）控制，JMM决定一个线程对共享变量的写入什么时候对另外一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每一个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是JMM的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其余的硬件和编译器优化。Java内存模型的抽象示意图以下：

从上图中能够看出，线程A须要和线程B通讯，必需要经历下面2个步骤：

1. 首先，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. 而后，线程B到主内存中去读取线程A以前已更新过的共享变量

下面经过示意图来讲明这两个步骤：

如上图所示，本地内存A和B有主内存中共享变量x的副本。假设初始时，这三个内存中的x值都为0。线程A在执行时，把更新后的x值（假设值为1）临时存放在本身的本地内存A中。当线程A和线程B须要通讯时，线程A首先会把本身本地内存中修改后的x值刷新到主内存中，此时主内存中的x值变为了1。随后，线程B到主内存中去读取线程A更新后的x值，此时线程B的本地内存的x值也变为了1。
从总体来看，这两个步骤实质上是线程A在向线程B发送消息，并且这个通讯过程必需要通过主内存。JMM经过控制主内存与每一个线程的本地内存之间的交互，来为java程序员提供内存可见性保证。

对JMM了解以后，咱们再看看文章开头的问题，线程t1中为什么看不到被主线程修改成false的flag的值，有两种可能:

1. 主线程修改了flag以后，未将其刷新到主内存，因此t1看不到
2. 主线程将flag刷新到了主内存，可是t1一直读取的是本身工做内存中flag的值，没有去主内存中获取flag最新的值

对于上面2种状况，有没有什么办法能够解决？

是否有这样的方法：线程中修改了工做内存中的副本以后，当即将其刷新到主内存；工做内存中每次读取共享变量时，都去主内存中从新读取，而后拷贝到工做内存。

java帮咱们提供了这样的方法，使用volatile修饰共享变量，就能够达到上面的效果，被volatile修改的变量有如下特色：

1. 线程中读取的时候，每次读取都会去主内存中读取共享变量最新的值，而后将其复制到工做内存
2. 线程中修改了工做内存中变量的副本，修改以后会当即刷新到主内存

咱们修改一下开头的示例代码：

public volatile static boolean flag = true;

使用volatile修饰flag变量，而后运行一下程序，输出：

线程t1 in
线程t1中止了

这下程序能够正常中止了。

volatile解决了共享变量在多线程中可见性的问题，可见性是指一个线程对共享变量的修改，对于另外一个线程来讲是不是能够看到的。

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