JUC-001-volatile与内存可见性

2019年3月10日 330次阅读 来源: JUC

JUC简介

  • 在Java 5.0 提供了java.util.concurrent（简称JUC ）包，在此包中增加了在并发编程中很常用的实用工具类，用于定义类似于线程的自定义子系统，包括线程池、异步IO 和轻量级任务框架。提供可调的、灵活的线程池。还提供了设计用于多线程上下文中的Collection 实现等。

内存可见性（Memory Visibility）

  • 内存可见性（Memory Visibility）是指当某个线程正在使用对象状态而另一个线程在同时修改该状态，需要确保当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。
  • 可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时，我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根本不可能的事情。
  • 我们可以通过同步来保证对象被安全地发布。除此之外我们也可以使用一种更加轻量级的volatile 变量。

《JUC-001-volatile与内存可见性》

测试代码

package top.itcourse._volatile;

import org.junit.Test;
import org.omg.CORBA.FloatSeqHelper;

/* * 内存可见性（Memory Visibility）： * - 内存可见性（Memory Visibility）是指当某个线程正在使用对象状态而另一个线程在同时修改该状态，需要确保当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。 * - 可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时，我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根 * 本不可能的事情。 * - 我们可以通过同步来保证对象被安全地发布。除此之外我们也可以使用一种更加轻量级的volatile 变量。 * * 说明： * 线程对象中的属性是放在主存中的，线程修改/读取的属性是在自己线程的缓存中，当修改完毕之后再把值 * 放回主存（不同的线程中去读取/修改的属性值，都是主存中的值） */


/* * 下面我们实现： * 线程一、二都读取到flag的初始值，然后在线程一的run方法中改变flag的值，但是线程二的flag值没有同步更新 */
public class TestMemVisi {
    @Test
    public void testMemVisi() throws InterruptedException {
        // 2.新建实现了Runnable的对象
        MemVisi mv1 = new MemVisi();
        // 3.传递到Thread对象中start
        new Thread(mv1).start();

        while(true) {
            // 线程二：一直是false（因为线程一sleep的时候，它进来了，又因为是while循环，使得线程二根本没有机会再次从主存中去读取新值（可以说明
            // 没有线程间没有同步的通知、更新））
            if( mv1.isflag() ) {
                System.out.println("我在主线程打印，flag是true");
            }

            // Thread.sleep(50); // 加上这句话，就可以有机会去主存中读取新值
        }
    }
}

// 1.实现Runnable
class MemVisi implements Runnable {

    private boolean flag = false;

    public boolean isflag() {
        return flag;
    }

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

    @Override
    public void run() {
        // 让线程二先进去判断（while判断） 
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        // 线程一： 
        flag = true;
        System.out.println("flag: " + flag);
    }
}

运行结果：
flag: true

volatile 关键字

  • Java提供了一种稍弱的同步机制，即volatile 变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。可以将volatile 看做一个轻量级的锁，但是又与锁有些不同：

    • 对于多线程，不是一种互斥关系
    • 不能保证变量状态的“原子性操作”

  • 计算机在运行程序时，每条指令都是在CPU中执行的，在执行过程中势必会涉及到数据的读写。我们知道程序运行的数据是存储在主存中，这时就会有一个问题，读写主存中的数据没有CPU中执行指令的速度快，如果任何的交互都需要与主存打交道则会大大影响效率，所以就有了CPU高速缓存。CPU高速缓存为某个CPU独有，只与在该CPU运行的线程有关。

  • 有了CPU高速缓存虽然解决了效率问题，但是它会带来一个新的问题：数据一致性。在程序运行中，会将运行所需要的数据复制一份到CPU高速缓存中，在进行运算时CPU不再也主存打交道，而是直接从高速缓存中读写数据，只有当运行结束后才会将数据刷新到主存中。

  • 解决方案：
    • 加锁
      • 独占，只能有一个运行，其它都得阻塞
    • 缓存一致性协议（volatitle）
      • 缓存一致性协议（MESI协议）它确保每个缓存中使用的共享变量的副本是一致的。其核心思想如下：当某个CPU在写数据时，如果发现操作的变量是共享变量，则会通知其他CPU告知该变量的缓存行是无效的，因此其他CPU在读取该变量时，发现其无效会重新从主存中加载数据。
        《JUC-001-volatile与内存可见性》

测试代码

package top.itcourse._volatile;

import org.junit.Test;

/* * volatile关键字： * Java提供了一种稍弱的同步机制，即volatile 变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。可以将volatile 看做一个轻量级的锁，但是又与锁有些不同： * - 对于多线程，不是一种互斥关系（同步通知，所以效率会高一些） * - 不能保证变量状态的“原子性操作”（下节讲） * * 作用：多个线程操作共享数据时，保证内存中的数据是可见的 */

/* * 解决同步通知、更新的问题： * 1.使用锁（效率低） * 2. */
public class TestVolatile {
    @Test
    public void testMemVisi() throws InterruptedException {
        // 2.新建实现了Runnable的对象
        MemVisia mv1 = new MemVisia();
        // 3.传递到Thread对象中start
        new Thread(mv1).start();

        while(true) {
            // 使用synchronized，可以解决，会去刷新缓存 
// synchronized(mv1) {
// if( mv1.isflag() ) {
// System.out.println("我在主线程打印，flag是true");
// break;
// }
// }

            if( mv1.isflag() ) {
                System.out.println("我在主线程打印，flag是true");
                break;
            }

        }
    }
}

// 1.实现Runnable
class MemVisia implements Runnable {

    // 使用volatile关键字，就可以解决了
    private volatile boolean flag = false;

    public boolean isflag() {
        return flag;
    }

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

    @Override
    public void run() {
        // 让线程二先进去判断（while判断） 
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        // 线程一： 
        flag = true;
        System.out.println("flag: " + flag);
    }
}

结果：
我在主线程打印，flag是true
flag: true


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《JUC-001-volatile与内存可见性》

    原文作者：JUC
    原文地址: https://blog.csdn.net/qq_33605778/article/details/78607976
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