java多线程并发技术之Volatile
2019-08-15 本文已影响0人
Jowney
前言：
这个volatile真的是折磨我了很久，因为对于Android开发来说确实不是很重要，但是面试啊什么的会经常遇到。上网搜一下全是什么可见性、原子性然后搞几个无关痛痒的例子也说不到点上，看完以后感觉懂了，但是仔细琢磨一下还是有逻辑漏洞。经过长时间查资料和思考后决定写下自己的理解。
一、知识点（可以先看样例再看这个）
- Volatile中文意思是“不稳定的”，它只能用来修饰变量。那当它来修饰变量时不就是说明这个变量是不稳定的吗，妙！
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线程内存管理模型（这个很简单但是很重要哦！）
图片来自《java多线程编程核心技术》
一句话总结：每个线程所占用的内存都是相互独立的，并且与主内存也是相互独立的。（只总结了一下重点，具体细节自己去挖掘去体验）哦！原来是这样，在线程想要修改主内存中某个变量的值（比如某个全局变量）原来要经过至少三步，第一步读取数据到自己的工作内存，第二步修改，第三步写入主内存。 -
可见性是当一个线程修改了共享变量时，另一个线程可以读取到这个修改后的值（注意线程中操作共享变量的步骤），我们平时见到的大多都有可见性，那举一个不可见性的例子，下面的例子是由于不可见性导致的死循环。
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Volatile关键字的作用是保证了变量在线程的可见性，它提示线程每次从共享内存中读取变量，而不是从私有内存中读取，这样就保证了数据的可见性。
二、样例分析
public class MyClass {
private static boolean mRunning = true;
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
int i = 0;
while(MyClass.mRunning){
i++;
/* for(int k=0;k<100000;k++){
new Object();
}*/
}
System.out.println("程序退出");
}
}).start();
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
mRunning = false; //设置mRunning为false，使上面的线程结束while循环
}
}).start();
}
}
这段代码应该很好理解吧！第一个线程运行以后在while中执行i++，然后暂停一秒执行第二个线程，第二个线程将标志位设为false，让第一个线程结束循环。
按照正常逻辑程序运行后应该会打印“程序退出”四个大字对哇！但是人世间往往事与愿违，运行以后发现程序根本就不会停止。但是取消掉代码中的注释后发现程序可以正常停止了，更让人疑惑的是注释的代码根本没有任何意义啊！，那么就有了两个疑惑（^ _ ^）
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Q1：为什么注释代码后程序不会终止？
A1：因为 boolean mRunning=true 的变量值被前面线程（简称线程A）加载到自己的工作内存，在后面的线程（简称线程B）改变 boolean mRunning=false 之后不一定会立马写入主存(不过这道题中应该会马上写入主存，因为线程执行完 is=false之后线程就要退出了)，即便立马写入了主存后线程A也不一定马上load到工作内存中，所以程序一直不会终止？这个是我们大多数人想到的，但其实JVM针对现在的硬件水平已经做了很大程度的优化，基本上很大程度的保障了工作内存和主内存的及时同步，相当于默认使用了volatile。但只是最大程度！在CPU资源一直被占用的时候，工作内存与主内存中间的同步，也就是变量的可见性就会不那么及时！ -
Q2：为什么取消注释后程序就可以终止了？
A2：因为我们知道当CPU在被占用的时候，数据的可见性得不到很好的保证。就像上面的例子中，没有添加代码之前，程序会一直循环做i++操作，所以CPU会被运算占用；而对于大量的new Object()操作来说，CPU已经不是主要站时间的操作，真正的耗时应该在内存的分配上（因为CPU的处理速度明显快过内存，不然也不会有CPU的寄存器了），所以CPU空闲后会遵循jvm优化基准，尽可能快的保证数据的可见性，从而从主存将mRunning变量同步到工作内存中，最终导致程序的结束； -
Q3:说了这么多貌似和Volatile没什么关系啊
A3：怎么可能没有关系，如样例中的代码，现在用Volatile修饰mRunning变量，运行代码后发现代码可以正常停止，这说明Volatile解决了一个问题，也就是不管CPU有多忙，当线程中读取Volatile修饰的变量时都会保证该变量的可见性，也就是会刷新工作内存中变量的数据，使得自己工作内存中的数据与共享内存中数据保持一致，所以就不会出现Q1问题中描述的现象，CPU太忙导致来不及更新工作内存中的数据。
参考来源：
1.并发编程网
2.趣谈Java变量的可见性问题
3.《java多线程编程核心技术》
