并發(fā)編程系列之變量可見性問題探究

并發(fā)編程系列之變量可見性問題探究

1、什么是并發(fā)中的變量可見性問題

以例子的形式看看，定義一個(gè)變量，先用static修飾，在主線程修改之后，看看在新開的子線程里能被看到？

public class Example { private static boolean flag = true; public void testss() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { int i = 0; while (IfTest.flag) { i++; } System.out.println(i); } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } IfTest.flag = false; System.out.println("設(shè)置flag"); } }

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執(zhí)行，控制臺(tái)打印：

設(shè)置flag

ps:主線程對flag變量進(jìn)行修改，子線程是不能看到的，所以里面一直在循環(huán)，不能打印統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)值。然后怎么才能讓并發(fā)線程看見？

方式1：使用volatile關(guān)鍵字

public class Example { private static volatile boolean flag = true; public void testss() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { int i = 0; while (IfTest.flag) { i++; } System.out.println(i); } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } IfTest.flag = false; System.out.println("設(shè)置flag"); } }

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控制臺(tái)打印：

設(shè)置flag

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方式2：使用synchronized同步鎖

public class Example { private static boolean flag = true; public void testss() { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { int i = 0; while (IfTest.flag) { synchronized (this) { i++; } } System.out.println(i); } }).start(); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } IfTest.flag = false; System.out.println("設(shè)置flag"); } }

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控制臺(tái)打印：

設(shè)置flag

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2、什么是Java內(nèi)存模型？

解答這個(gè)問題，需要涉及到Java的內(nèi)存模型，如下所示，Java內(nèi)存模型及操作規(guī)范：

共享變量都是放在主內(nèi)存中的

每個(gè)線程都有自己的工作內(nèi)存，線程只可操作自己的工作內(nèi)存

線程要操作共享變量，需要從主內(nèi)存中讀取到工作內(nèi)存，改變值之后要從工作內(nèi)存同步到主內(nèi)存

Java內(nèi)存模型的同步交換協(xié)議，規(guī)定了8種原子操作

原子操作：不可被中斷的一個(gè)或一系列操作

lock（鎖定）：將主內(nèi)存中的變量鎖定，為一個(gè)線程所獨(dú)占

unlock（解鎖）：將lock加的鎖解除，其他的線程有機(jī)會(huì)訪問此變量

read（讀取）：作用于主內(nèi)存變量，將主內(nèi)存中的變量值讀取到工作內(nèi)存

load（加載）：作用于工作內(nèi)存，將read讀取到的值保存到工作內(nèi)存中的變量副本

use（使用）：作用于工作內(nèi)存變量，將值傳遞給線程的代碼執(zhí)行引擎

assign（賦值）：作用于工作內(nèi)存變量，將執(zhí)行引擎處理返回的值重新賦值給變量副本

store（存儲(chǔ)）：作用于工作內(nèi)存變量，將變量副本的值傳送到主內(nèi)存中

write（寫入）：作用于主內(nèi)存變量，將store傳送過來的值寫入到主內(nèi)存的共享變量中

Java內(nèi)存模型的同步交互協(xié)議，執(zhí)行上述8種原子操作時(shí)必須滿足如下規(guī)則

不允許read和load，store和write操作之一單獨(dú)出現(xiàn)。即不允許加載或同步工作到一半。

不允許一個(gè)線程丟棄它最近的assign操作，即變量在工作內(nèi)存中改變之后，必須將數(shù)據(jù)同步回主內(nèi)存

不允許一個(gè)線程無原因地（無assign操作）將數(shù)據(jù)從工作內(nèi)存同步到主內(nèi)存中。

一個(gè)新的變量可能在主內(nèi)存中誕生。

一個(gè)變量在同一個(gè)時(shí)刻只允許一條線程對其進(jìn)行l(wèi)ock操作，但lock操作可以被同一條線程重復(fù)執(zhí)行多次，多次lock之后必須要執(zhí)行相同次數(shù)unlock操作，變量才會(huì)解鎖

如果對一個(gè)對象進(jìn)行l(wèi)ock操作，那么會(huì)清空工作內(nèi)存變量中的值，在執(zhí)行引擎使用這個(gè)變量前，需要重新執(zhí)行l(wèi)oad或assign操作初始變量的值

如果一個(gè)對象事先沒有被lock，就不允許對其進(jìn)行unlock操作，也不允許去unlock一個(gè)被其他線程鎖住的變量。

對一個(gè)變量執(zhí)行unlock操作之前，必須將此變量同步回主內(nèi)存中（執(zhí)行store、write）

Java內(nèi)存模型的同步協(xié)議，操作規(guī)范

將一個(gè)變量從主內(nèi)存復(fù)制到工作內(nèi)存要順序執(zhí)行read、load操作；要將變量從工作內(nèi)存同步回主內(nèi)存要用store、write操作。只要求順序執(zhí)行，不一定是連續(xù)執(zhí)行

圖引用網(wǎng)上資料：

3、保證變量可見性的方法

final變量

synchronized

volatile修飾

4、Synchronized怎么做到可見性

synchronized語義規(guī)范：

進(jìn)入同步塊前，先清空工作內(nèi)存中的共享變量，從主內(nèi)存加載

解鎖前，必須將修改的共享變量同步回主內(nèi)存

synchronized是如何做到線程安全的？

鎖機(jī)制保護(hù)共享資源，只有獲得鎖的線程才能操作共享資源

synchronized語義規(guī)范保證了修改共享資源后，會(huì)同步回主內(nèi)存，就做到了線程安全

5、volatile關(guān)鍵字解密

volatile語義規(guī)范：

使用volatile變量時(shí)，必須重新從主內(nèi)存加載到工作內(nèi)存，并且read、load是連續(xù)的

修改volatile變量后，必須馬上同步回主內(nèi)存，并且store、write是連續(xù)的

volatile可以做到線程安全？

不能，因?yàn)関olatile沒有鎖機(jī)制，線程是可以并發(fā)操作共享資源的

volatile相對synchronized有什么優(yōu)點(diǎn)？

使用volatile比synchronized簡單

volatile性能比synchronized好

volatile的使用場景？

volatile只能修飾成員變量

在多線程并發(fā)的場景才使用

volatile支持并發(fā)編程三大特效？

并發(fā)編程三大特效：原子性、有序性、可見性。

可見性：volatile和synchronized關(guān)鍵字一樣，都可以保證可見性

有序性：volatile可以保證有序性，避免指令編排的情況，依賴于操作系統(tǒng)的內(nèi)存屏障

原子行 ：volatile只能保證單個(gè)操作的原子性，不能保證一系列操作的原子性，不能保證線程安全，所以說volatile不能保證原則性

Java 任務(wù)調(diào)度

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