Java并发volatile可见性的验证实现

时间：2021-02-04 11:37:00|栏目：JAVA代码|点击：次

普通读无法及时获得主内存变量

public class volatileTest {
  static boolean flag = false;//非volatile变量

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

主线程已经修改了flag为true，但子线程一直不会退出循环，因为子线程一直没有同步到主内存中的变量的值。

截图可见程序一直没有退出，使用dump threads后：

"Thread-0" #12 prio=5 os_prio=0 tid=0x0000000022d89800 nid=0x168 runnable [0x00000000248df000]
java.lang.Thread.State: RUNNABLE
at volatileTest$1.run(volatileTest.java:10)
at java.lang.Thread.run(Thread.java:745)

volatile读及时获得主内存变量

public class volatileTest {
  static volatile boolean flag = false;//volatile变量

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

加了一个volatile关键字，子线程就能检测到flag的变化了。子线程会退出。

普通读+sleep

public class volatileTest {
  static boolean flag = false;//非volatile变量

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
          try {
            Thread.sleep(1);
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

加了sleep，子线程会退出。

其实就算变量不是volatile的，JVM也会尽量去保证可见性。最开始的例子，由于CPU一直执行循环，没有其他时间来获取主内存中的变量的最新值，但加了sleep后，CPU就有时间去获取主内存中的东西了。

普通读+同步块

public class volatileTest {
  static boolean flag = false;//非volatile变量
  static Object sync = new Object();

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
          synchronized (sync) {}//随便synchronized一个对象
          //synchronized (this)也可以
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

加了同步块，子线程会退出。

这是因为synchronized具体过程是：

获得同步锁；
清空工作内存；
从主内存拷贝对象副本到工作内存；
执行代码(计算或者输出等)；
刷新主内存数据；
释放同步锁。

简单的说，synchronized进入时，会将主内存中最新的变量，拷贝进自己线程的工作内存。synchronized退出时，会把自己线程的工作内存的变量弄进主内存中。

同步块遭遇锁消除

public class volatileTest {
  static boolean flag = false;//非volatile变量

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
          synchronized (new Object()){}
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

子线程不会退出。

原因是：synchronized (new Object()){}中这个Object永远不可能逃逸到同步块以外去，所以同步操作其实根本不需要执行了，既然没有执行同步，那么相当于这里是啥也没有。

普通读+System.out.println

public class volatileTest {
  static boolean flag = false;

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    new Thread(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        while(!flag){
          System.out.println("子线程running");
        };
      }
    }).start();
    Thread.sleep(100);
    flag = true;
    System.out.println("主线程运行完毕");
  }
}

加了System.out.println，子线程会退出。

因为out这个PrintStream实例的println实现是：

  public void println(String x) {
    synchronized (this) {
      print(x);
      newLine();
    }
  }

因为它也有同步块。

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