Java多线程之内存可见性——volatile

volatile关键字：

1.能够保证volatile变量的可见性
2.不能保证volatile变量的复合操作的原子性

volatile是通过加入内存屏障和禁止重排序优化来实现内存可见性。
java中具体的屏障指令就不说了，可以自行搜索

通俗来说：
volatile变量在每次被线程访问时，都强迫从主内存中重读该变量的值，
而当该变量发生变化时，又会强迫线程将线程将最新的值刷新到主内存。
这样任何时刻，不同的线程总能看到该变量的最新值。

那么volatile的读写操作的过程:

线程写volatile变量的过程：
1.改变线程工作内存中volatile变量的副本的值
2.将改变后的副本的值从工作内存刷新到主内存
线程读volatile变量的过程：
1.从主内存中读取volatile变量的最新值到线程的工作内存中
2.从工作内存中读取volatile变量的副本

public class Demo {
//由于volatile不具备原子性(同步)，所以代码运行中出现小于500的情况
private volatile int number = 0;

public int getNumber() {
return this.number;
    }
public void increase() {
try {
            Thread.sleep(100);  //休眠是为了使实验结果更明显
        } catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
this.number++;
    }

public static void main(String args[]) {
final Demo demo = new Demo();
for(int i=0;i<500;i++) {
new Thread(new Runnable() {
//覆写run方法
public void run() {
                    Demo.increase();
                }
            }).start();
        }
//如果子线程都运行完了，主线程再继续往下执行
while(Thread.activeCount() > 1) {  //判断是否500个子线程是否执行完
            Thread.yield();
        }
        System.out.println("number:"+Demo.getNumber());
    }
}
/*
简要分析：
当number为100时，
1.线程A读取number的值
2.线程B读取number的值
3.线程B执行加1操作
4.线程B写入最新的number的值
5.线程A执行加1操作
6.线程A写入最新的number的值
不难发现，两次number++只增加了1，这就是原因所在
*/

解决方案即为保证变量的原子性即可：
1.使用synchronized关键字
2.使用ReentrantLock(java.util.concurrent.locks包下)
3.使用AtomicInteger(vava.util.concurrent.atomic包下)

解决代码：

//第一种方案，在numbe++加synchronized关键字
public void increase() {
try {
        Thread.sleep(100);
    } catch(InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
synchronized(this) {  //缩小锁粒度，没必要锁整个方法
this.number++;
    }
}

//第二种方案，使用lock锁
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class Demo {
//锁操作还是很强的，感兴趣可以深入了解下
private Lock lock = new ReentrantLock;
private int number = 0;

public int getNumber() {
return this.number;
    }
public void increase() {
try {
            Thread.sleep(100);
        } catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
//这里的加锁解锁，相当于进入退出synchronized代码块
//同时也可以保证number的可见性，number++的原子性
        lock.lock();
try {  //之所以加入try语句，是因为锁内部的操作可能会抛出异常
this.number++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

//mian方法不变
}

volatile使用的场合 :

1.对变量的写入操作不依赖其当前值

不满足：number++等依赖前一个数的值等等
满足：boolean变量，记录温度变化的变量等等

2.该变量没有包含在具有其他变量的不变式中

不满足：不变式 low < up 等

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