线程安全之可见性（一）

一：举个栗子

先举个例子：

public class ThreadVolidate {
    public static int i = 0;
    public static Boolean flag = true;
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程运行了");
                while (flag) {
                    i++;
                }
                System.out.println("i== " + i);
            }
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(3000);
        flag = false;
        System.out.println("shutdown......");
    }
}

上述代码可以看到：在主线程main方法中，启动了一个子线程，子线程所做的事情，就是对i执行++操作，直到flag为false退出循环，输出i的值。主线程做的事情是，启动子线程，休眠3s后，把flag置为false，然后结束。

经过上面的分析，来打印下执行结果：

what？并没有打印出i的值，这是为什么呢？

经过对代码的分析，可以得到应该会打印i的值，可是最后并没有，那么可以判断，子线程在执行的过程中，并没有退出while循环，这是为何？

二：延申分析

1：CPU高速缓存

为了提高CPU的性能，CPU有高速缓存这么个东西，具体的概念可以去百度看下，对此我了解的并不深。

看下上图：线程再去写或者读数据的过程中，会先去高速缓存中读写，在短时间内，主线程和子线程的数据可能会出现不一致的情况，但是呢，不会再3s这么长的时间，所以上面代码出现的问题，并不是高速缓存导致的，高速缓存并不愿意去背锅，那么是什么导致的呢？

2：指令重排

在JVM执行字节码的过程中，会对字节码指令进行重排序，来提高执行的效率，但是要保证单线程内最后的执行结果不能发生改变，在多线程中，可能就会因为指令重排导致某个线程执行的结果发生错误；下面看下例子：

上图中，假设线程1和线程2同时间执行，那么最终的结果是：线程1中：a=b,c=1；线程2中：d=c,e=f/2，假设c的初始值是0，那么线程2中d就是等于0，下面指令重排序后，会发生什么呢？

假设上图是指令重排之后的结果：可以看到线程1进行了重排序，线程2还是原有顺序执行，可以看出，线程2中d的最终结果发生了变化，变成了1，这就是指令重排会导致的问题。

3：脚本代码和编译代码

脚本代码和编译代码是有着区别的，具体是什么呢？

1：脚本代码（解释执行）：它会把代码，一行一行的翻译执行；

2：编译代码（编译执行）：会把一整块代码，编译后执行。

而Java是介于脚本代码和编译代码之间的。

java源代码会被编译成class文件，用到的是执行前编译器，而运行时编译器，就是常说的JIT编译器，看下图：

可以看到，JIT编译器中有解释执行和编译执行，当一个方法被多次调用或者方法中的循环体被多次循环，那么就会从解释执行转为编译执行。而我们知道在JVM的方法区中，有JIT编译后的代码，他会对这样的代码，进行优化，如上图编译执行指向的代码，这样他就把true这么一个值，缓存在里面了，那么就导致了上面代码没法打印出i的值，这就是上面代码出现问题的根本原因。

怎么解决呢？在flag修饰符中加上volatile就可以解决了。

4：volatile关键字

用volatile修饰的变量，线程在每次使用变量的时候，都会读取变量修改后的最的值。

反编译之后可以看到，它有个ACC_VOLATILE标志。

具体怎么实现：

1：禁止缓存，也就是volatile修饰的变量禁止缓存，这样写入的时候就没有缓存了，那么CPU高速缓存导致的一点问题就可以解决了。

2：volatile修饰的，不能进行指令重排序，也就是说上面说的方法区缓存那一部分也没有了，这样就可以保证打印出i的值了：

public class ThreadVolidate {
    public static int i = 0;
    public static volatile Boolean flag = true;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("线程运行了");
                while (flag) {
                    i++;
                }
                System.out.println("i== " + i);
            }
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(3000);
        flag = false;
        System.out.println("shutdown......");
    }
}

打印结果：

posted on 2021-04-16 14:58 狐言不胡言阅读(90) 评论(0) 编辑收藏举报

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