Java Synchronize下的volatile关键字详解

简介关键词：Synchronize与volatile

• Synchronize：无论是对于Synchronize同步方法异或是Synchronize块，本质是对某对象或某类加锁，让多线程进行队列化的有序地同步执行。
• volatile：用于修饰变量。在多线程执行过程中，禁止线程从工作内存（缓存）中读取值。

volatile问题抛出：

让我们看到这样一个问题，我们设置一个含有boolean标志位的类Test，以及两个Runable接口实例，分别为MyThread1,MyThread2。
在MyThread1中通过while循环判断flag是否更改，如果更改便结束循环退出。
在MyThread2中改变flag值。
代码如下：
Test：

public class Test {
 boolean flag = true;
}

MyThread1：

public class MyThread1 implements Runnable{

 Test test;

 public MyThread1(Test test){
  this.test = test;
 }

 @Override
 public void run() {

  while (test.flag){

  }

  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 我已退出");
 }

}

MyThread2：

public class MyThread2 implements Runnable{

 Test test;

 public MyThread2(Test test){
  this.test = test;
 }

 @Override
 public void run() {

  try {
   Thread.sleep(3000);
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }

  test.flag = false;

 }
}

main函数：

public static void main(String[] args) {

 Test test = new Test();

 MyThread1 myThread1 = new MyThread1(test);
 MyThread2 myThread2 = new MyThread2(test);

 Thread thread1 = new Thread(myThread1);
 Thread thread2 = new Thread(myThread2);

 thread1.start();
 try {
  Thread.sleep(1000);
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
 }
 thread2.start();

}

• 按照我们常规的想法，在在Sleep延时之后，Thread2会更改flag的值。而Thread1也会因此退出循环。
• 但实际上，Thread1并没有因此退出循环。
• 原因是Thread1并未从内存中读取flag，而是直接从工作内存中读取。所以即便是Thread2已经更新了flag的值，但Thread1工作内存中的flag也并未更新。所以便导致了Thread1陷入死循环。

解决方法：

那么如何解决这样的问题呢？
很简单，使用volatile关键字。让线程不得不从主内存中读取flag值。

volatile boolean flag = true;

在我们添加volatile关键字后，Thread1便可以正常退出。

在Synchronize下的volatile：

此时我们已经了解了volatile关键字的作用，那么在我们的volatile关键字中，Synchronize有着怎样的作用呢？

volatile问题抛出：

其实在我们实际使用中，volatile其实也是有一些隐患的。
例如：我们创造10条线程，每条线程都使volatile修饰的int常量增加1000000次。

public class MyThread1 implements Runnable{

 volatile int num = 0;

 @Override
 public void run() {

  for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
   num++;
   System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" "+num);
  }

 }

 public static void main(String[] args) {

  MyThread1 myThread1 = new MyThread1();

  Thread[] arr = new Thread[10];

  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   arr[i] = new Thread(myThread1);
  }

  for (int i = 0; i < 10; i++) {
   arr[i].start();
  }

 }

}

分析：

• 从结果中，我们可以看到，num并没有像我们想象一样达到10000000。
• 这是因为volatile所修饰的int变量在自加过程中并非原子操作。这也就是说这个自加的过程可以被打断。可以被分解为：获取值，自加，赋值三个步骤。
• 例如当，num = 0时，Thread1获取了num的值，并赋值为1，但此时在Thread1还未来得及更新线程的时候，Thread的2以及Thread3已经将线程的值更新为2，但Thread1再赋值，num的值又会重新变为1。
• 所以，我们便需要在自加的过程中添加Synchronize关键字，让线程实现同步。

结论：

在我们使用volatile关键字时，需要注意操作是否为原子操作，以免造成线程不安全。

扩展：

其实，对于原子操作，Java已经提供了Atomic原子类来解决。其中涉及了CAS机制，在不使用Synchronize的情况下，通过比较原值与当前值，不但性能高效，并且也能达到线程安全的目的。

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