多线程的安全性问题（三）

xing1 2020-10-02 原文

上次文章中有讲到多线程带来的原子性问题，并且就原子性问题讲解了synchronized锁的本质以及用法，今天我们就着前面的内容跟着讲解，同样，我们在讲解前一样通过一个DEMO来引出今天的主题—–可见性问题

public class Volatlle {
    public static boolean stop=false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread=new Thread(()->{
            int i=0;
            while (!stop){
                i++;
//                System.out.println("结果："+i);
//                try {
//                    Thread.sleep(0);
//                } catch (InterruptedException e) {
//                    e.printStackTrace();
//                }
            }
            System.out.println("结果："+i);
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        stop=true;
    }
}

　　我们运行上面代码，理论上分析我们可能会觉得应该会输出结果并且线程结束，但是我们看下图会发现现实与相像的差距，我们想要的输出一直没有出来，而且线程一直无法结束，导致这种现像的发生就是我们今天要讲的可见性问题。我们在外层加入一个值的变化，但子线程并不知道；为解决这种问题我们可以把public static boolean stop=false;加一个volatile关健字来解决；也可以在whie(!stop)中加入System.out.println(“结果：”+i);输出或者加个Thread.sleep(0)来解决可见性问题

到了这里相信很多小伙伴们有问题了，我们就问题一个个解决，第一个问题System.out.println；关于这个打印语句能解决可见性问题我要分两问分解答：

println底层用到了synchronized这个同步关键字，这个同步会防止循环期间对于stop值的缓存。

2.因为println有加锁的操作，而释放锁的操作，会强制性的把工作内存中涉及到的写操作同步到主内存，可以通过如下代码去证明。

3.从IO角度来说，print本质上是一个IO的操作，我们知道磁盘IO的效率一定要比CPU的计算效率慢得多，所以IO可以使得CPU有时间去做内存刷新的事情，从而导致这个现象。比如我们可以在里面定义一个new File()。同样会达到效果。

第二个问题：Thread.sleep(0)导致的可见性问题

官方文档上是说，Thread.sleep没有任何同步语义，编译器不需要在调用Thread.sleep之前把缓存在寄存器中的写刷新到给共享内存、也不需要在Thread.sleep之后重新加载缓存在寄存器中的值。编译器可以自由选择读取stop的值一次或者多次，这个是由编译器自己来决定的。但是我个人的理解是Thread.sleep(0)导致线程切换，线程切换会导致缓存失效从而读取到了新的值。（文档位置：https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-17.html#jls-17.3）

一. volatile关键字(保证可见性)

我们运行下面代码，然后在VM options:中通过汇编指令

-server -Xcomp -XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly -XX:CompileCommand=compileonly,`*Volatlle.*`看到汇编指令lock指令

public class Volatlle {
    public volatile static boolean stop=false;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread thread=new Thread(()->{
            int i=0;
            while (!stop){
                i++;

            }
            System.out.println("结果："+i);
        });
        thread.start();
        Thread.sleep(1000);
        stop=true;
    }
}