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【Java】volatile-内存可见性问题

article 2024/10/26 5:33:54

1、什么是内存可见性问题？

（1）实例

要明白什么是内存可见性，我们首先来看一段代码

public class demo1 {
    public static int isQuit = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(()->{
            while (isQuit == 0){

            }
            System.out.println("t1线程结束");
        });
        thread1.start();

        Thread thread2 = new Thread(()->{
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            isQuit = scanner.nextInt();
            System.out.println("isQuit已被修改");
        });
        thread2.start();
    }
}

运行结果如下

打开jconsole，查看thread1状态，发现thread1还在运行状态，也就是说thread1中的while循环还一直在继续

为什么会这样呢？

（2）内存可见性问题

在计算机中，CPU在读取寄存器时比读取内存时快很多，这时编译器会对代码进行自动优化

在上述代码中，由于while循环中没有代码，线程1不断地读取isQuit的值进行判断，操作过于频繁

因此，编译器在第一次读取isQuit的值后，便将其存放在寄存器中，后续不再读取

导致我们在线程2里对isQuit 的值进行了修改，线程1也不能察觉

由此便产生了内存可见性问题

2、volatile

要解决内存可见性问题，我们首先想到的是使用Java中的关键字volatile

在变量前加上关键字volatile修饰，变量便不会再被编译器优化，进而就不会产生内存可见性问题

public volatile static int isQuit = 0;

完整代码如下

import java.util.Scanner;

public class demo2 {
    public volatile static int isQuit = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(()->{
            while (isQuit == 0){

            }
            System.out.println("t1线程结束");
        });
        thread1.start();

        Thread thread2 = new Thread(()->{
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            isQuit = scanner.nextInt();
            System.out.println("isQuit已被修改");
        });
        thread2.start();
    }
}

最终运行结果

可见，内存可见性问题可用volatile关键字来解决

3、其他解决办法

之所以产生内存可见性问题，是由于读取操作太过于频繁。只要我们降低读取的频率，同样也可以解决内存可见性问题

如在线程1中的while循环中加上sleep操作

import java.util.Scanner;

public class demo3 {
    public static int isQuit = 0;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread1 = new Thread(()->{
            while (isQuit == 0){
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
            System.out.println("t1线程结束");
        });
        thread1.start();

        Thread thread2 = new Thread(()->{
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);
            isQuit = scanner.nextInt();
            System.out.println("isQuit已被修改");
        });
        thread2.start();
    }
}

运行结果