Java并发编程实践笔记之—可见性(Visibility)

最新推荐文章于 2025-06-13 19:50:41 发布

myhappyjava

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分类专栏： Java Concurrency 文章标签： Java Concurrency 并发

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本文探讨Java并发编程中同步的重要性，包括原子性与内存可见性。通过实例解释了失效数据问题，指出非原子的64位操作的风险，并详细阐述了volatile变量的作用，强调其提供可见性而非原子性。文章建议谨慎使用volatile，推荐在确保可见性的场景下使用，如检查状态标志以决定退出循环等。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

同步的重要性有两个方面：

实现原子性：防止某个线程正在使用对象状态而另一个线程同时在修改改状态
内存可见性：确保一个线程修改了对象状态后，其他线程能够看到发生的状态变化

失效数据

缺乏同步的程序可能会产生的一种错误情况就是——失效数据

失效数据举例

//在没有同步的情况下共享数据
public class NoVisibility {
    private static boolean ready;
    private static int number;

    private static class ReaderThread extends Thread {
        public void run() {
            while (!ready)
               Thread.yield();
            System.out.println(number);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ReaderThread().start();
        number = 42;
        ready = true;
   }
}

引发的问题有

NoVisibility 可能会持续循环下去，因为ReaderThread可能永远看不到ready写入的值
NoVisibility 可能会输出0，因为ReaderThread可能看到了ready写入的值，但是没有看到写入的number的值(这种现象叫重排序)

非原子的64位操作

非volatile类型的64位数值变量(double和long)在多线程程序中使用也是不安全的
如果对该变量的读操作和写操作在不同的线程中执行，那么可能会读取某个值的高32位和另一个值的低32位
用关键字volatile来声明，或者用锁保护

加锁与可见性

为了确保所有线程都能看到共享变量的最新值，所有执行读操作或者写操作的线程都必须在同一个锁上同步

volatile变量

稍弱的同步机制
编译器和runtime都会注意到这个变量是共享的，所以不会将该变量重排序，不会被缓存在寄存器或者其他处理器不可见的地方

行为类似于以下程序清单，但是使用volatile时不会执行加锁操作，因此也不会阻塞线程，比synchronized更轻量级

@ThreadSafe
 public class SynchronizedInteger {
    @GuardedBy("this") private int value;

    public synchronized int get() { return value; }
    public synchronized void set(int value) { this.value = value; }
 }

仅当volatile变量能简化代码的实现以及对同步策略的验证时，才应该使用它们，不建议过度依赖volatile变量提供的可见性
通常用作某个操作完成、发生中断或者状态的标志
典型用法：检查某个状态标记以判断是否退出循环。以下示例中asleep必须为volatile变量，否则当asleep被另一个线程修改时，执行判断的线程却发现不了。

加锁机制可以确保可见性和原子性，而volatile变量只能确保可见性

//数绵羊
volatile boolean asleep;
 ...
    while (!asleep)
        countSomeSheep();