Java | 多线程（内存可见性）

问题引入

代码

目前有如下两个线程，根据代码逻辑可以得知，当 t2 将 isQuit修改为 true 后，t1 中的 while 应该立刻结束，随后 t1 线程退出。

public class Main {  
    static boolean isQuit = false;  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        Thread t1 = new Thread(()->{  
            try {  
                Thread.sleep(2000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                throw new RuntimeException(e);  
            }            while(isQuit){  
              
            }  
            System.out.println("t1线程结束");
        });        
        Thread t2 = new Thread(()->{  
            try {  
                Thread.sleep(3000);  
            } catch (InterruptedException e) {  
                throw new RuntimeException(e);  
            }            
            isQuit = true; 
             
        });        
        t1.start();  
        t2.start();  
        t1.join();  
        t2.join();  
    }}

分析

然而实际的运行结果却并没有输出"t1线程结束"，这是为何？
首先初步分析，在 Java 的程序中有“两个内存”，一个是主内存，一个是工作内存，isQuit 本身是存储在主内存中的，而编译器为了加快代码的执行速度，将 isQuit 放入了工作内存；接下来 t2 线程修改了主内存中的 isQuit 。然而不会影响到工作内存中的 isQuit，因为编译器优化的问题，t1 不会再去主内存中读取 isQuit 的值，所以 t1 线程一直不会停止。
注：

• work memory：“工作内存”不是我们平常说的“内存”，它包含了CPU的寄存器和缓存
• main memory： “主内存”才是平常说的“内存”
• 造成这样的原因，是因为 Java 本身是跨平台语言，不同计算机不同操作系统内的组成也不同。因此对“内存”的命名方式也与我们传统认知不同。

原因

实际上这是由编译器进行代码优化造成的 bug，编译器本身是“好心的”，通过优化可以进一步提高代码的执行效率，优化能够在保持代码逻辑不变的情况下，调整代码生成的内容。如果代码是单线程的，那么往往不会出现什么问题，但是如果代码是多线程的，优化后可能会出现问题，优化后的逻辑和优化前的逻辑可能就不一样了。

如图所示，t1 线程一直在运行并没有退出，因此“t1线程结束”也没有输出。

在这种情况下，我们可以自己添加代码，来防止编译器对代码进行优化，保证内存的可见性。

保证内存可见性

volatile 关键字

通过在代码中添加 volatile 可以保证内存可见性，这样编译器就不会进行优化了

static volatile boolean isQuit = false;  

对变量添加 volatile，其能够告诉编译器，不要对此处进行优化，因而 t1 线程就能够正常退出了。
如图所示，线程正常结束。

synchronized 关键字

之前我们提到过，synchronized能够保证线程安全（原子性），但是其也能够保证内存可见性，因此也可以通过为代码块“上锁”的方式来保证内存可见性。
补充：虽然 synchronized 和 volatile 都能保证内存可见性，但是volatile不能保证原子性。

局限性

优化后无论是性能、执行效率上都会比优化前快很多，这也是编译器冒着这么大的风险进行优化的原因。因此也不要滥用 synchronized 和 volatile，因为滥用会造成代码的执行效率下降，系统的并发程度下降。编译器冒着这么大的风险进行优化，也是有原因的，