Java多线程 线程安全之volatile

 

Java线程安全主要是由两个特性来组成，1、原子性。2、可见性。

volatile关键字

原子性类似于数据库事务中的原子性，一个操作必须有始有终，不能中途被停止。

而可见性的意思：是多个线程之间访问共享变量时，A线程所修改的变量需要及时的被B线程或其他所有线程所读取到。

直接上代码，下面先看看当一个典型的多线程同步时的问题。

public class RunThread implements Runnable {
    private boolean isRunning = true;

    public boolean isRunning() {
        return isRunning;
    }

    public void setRunning(boolean isRunning) {
        this.isRunning = isRunning;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("进入run了");
        while (isRunning) {

        }
        System.out.println("线程被停止了！");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        RunThread thread = new RunThread();
        new Thread(thread).start();
        Thread.sleep(100);
        thread.setRunning(false);
        System.out.println("已经赋值为false");
    }
}

输出结果：

 

根据代码，我们在main线程中已经设置isRunning为false，子线程thread应该跳出while的死循环，打印出“线程被停止了！”，而结果为什么没有呢？

这就引出了JMM 内存模型的主存和内存的关系问题，先看下JMM 内存模型的示意图。

 

可以看到，每个线程都拥有一个独立的本地内存（也可以叫工作内存），而下面大的主内存则是由所有线程所共享的，其实每次线程中所读取到的变量都是从主存中得来的，然后写入到自己的工作内存，然后进行操作。

基于这个模型，我们其实就可以回答上面的问题，在子线程中我们每次读取isRunning，都是从本地内存中，所有取得值一直是false，而在主线程中我们设置了isRunning为true是在主存中，子线程中没有及时的读取到主线程中改变的isRunning变量。这就造成了一个线程之间共享变量没有及时同步，也可以说是一个线程改变的值，没有及时被其他线程所看到。这里我们就引入了volatile关键字，只要被它修饰的变量在进行修改时，会向总线（BUS）发送消息，其他线程读取到该变量时，会得到最新的值。简单的来说，如果想要某个变量被所有线程读取到最新的值，就使用volatile关键字进行修饰。

所以在上面，我们仅仅需要在isRunning前面加上volatile关键字修饰，如下：

private volatile boolean isRunning = true;

 

 输出结果：

可以看到，程序已经如我们所预期的，达到线程安全的效果了。

volatile的局限性

其实volatile关键字解决的仅仅是线程之间可见性的问题，换句话说，它仅仅的解决的是线程之间数据能否被读取到，而没有解决多线程的原子性问题，即读到的数据是不是一个线程完整执行后的结果值。如果想保证多线程的原子性问题，可以参考java下的concurrent包下提供了一些原子类，如tomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等，可以很好的解决变量数据的正确性问题。