Java并发编程实战笔记三（可见性）

最新推荐文章于 2024-11-26 11:06:22 发布

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#可见性

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博客介绍了多线程环境下的内存可见性问题。在多线程中，读操作可能看不到其他线程写入的值，会产生失效数据。还给出两种解决方式：加锁可确保原子性和可见性；Volatile关键字是轻量级同步机制，只能确保可见性，适用于特定场景。

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1.1 内存可见性

意味着当一个线程更新了共享数据时对其他线程可见。

1.1.1 可见性

可见性是一种复杂的属性。在单线程环境中，如果向某个变量写入值，然后在没有其他写入操作的情况下读取这个变量，总能得到相同的值。但是，在多线程环境中，读操作和写操作在不同的线程中执行，情况却并非如此。

代码示例：

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		FlagClass fc = new FlagClass();

		new Thread(() -> {
			while (!fc.isFlag()) { // 读取flag的值为true时结束循环

			}
			System.out.println("---->end");
		}).start();

		TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
		fc.setFlag(true); // 修改flag的值为true
	}

	private static class FlagClass {

		private boolean flag = false;

		public boolean isFlag() {
			return flag;
		}

		public void setFlag(boolean flag) {
			this.flag = flag;
		}
	}

启动读操作的线程可能会一直循环下去，不会执行打印语句。因为无法保证执行读操作的线程能够实时的看到其他（main）线程写入（更新）的值，因此对于读操作的线程来说是不可见的。

1.1.2 失效数据

在上面的程序中可能产生错误结果的一种情况：失效数据。当读线程查看flag变量时，可能会得到一个已经失效的值（因为flag变量已经被其他线程修改过）。除非在每次访问变量时都使用同步，否则很可能获得该变量的一个失效值，从而导致程序得到错误的值，无法正常结束。

1.1.3 可见性的两种解决方式

1. 加锁与可见性

当线程执行同步代码块获取锁时，重新去主内存读取数据；释放锁之前更新主内存。

简单来说：当一个线程执行由锁保护的同步代码块时，可以看到上一个线程在同一个同步代码块中的所有操作结果。

private static class FlagClass {

	private boolean flag = false;

	public synchronized boolean isFlag() { // 加锁
		return flag;
	}

	public synchronized void setFlag(boolean flag) { // 加锁
		this.flag = flag;
	}
}

加锁（加锁机制）的含义不仅仅局限于互斥行为（原子性），还包括内存可见性。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。

2. Volatile关键字

一种比 synchronized 关键字轻量级的同步机制，用来确保变量的更新操作通知到其他线程。

private static class FlagClass {

	private volatile boolean flag = false; // 变量声明为volatile类型

	public  boolean isFlag() {
		return flag;
	}

	public  void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}
}