Java高并发 - volatile与Java内存模型 - 《Java 技术知识》

先来看一段代码
public class Demo09 {
public static boolean flag = true;

**public** **static** **class** **T1** **extends** **Thread** {<br />        **public** **T1**(String name) {<br />            **super**(name);<br />        }
    @Override<br />        **public** **void** **run**() {<br />            System.out.println("线程" + **this**.getName() + " in");<br />            **while** (flag) {<br />                ;<br />            }<br />            System.out.println("线程" + **this**.getName() + "停止了");<br />        }<br />    }
**public** **static** **void** **main**(String[] args) **throws** InterruptedException {<br />        **new** T1("t1").start();<br />        //休眠1秒<br />        Thread.sleep(1000);<br />        //将flag置为false<br />        flag = **false**;<br />    }<br />}

运行上面代码，会发现程序无法终止。
线程 t1 的 run()方法中有个循环，通过 flag 来控制循环是否结束，主线程中休眠了 1 秒，将 flag 置为 false，按说此时线程 t1 会检测到 flag 为 false，打印“线程 t1 停止了”，为何和我们期望的结果不一样呢？运行上面的代码我们可以判断，t1 中看到的 flag 一直为 ture，主线程将 flag 置为 false 之后，t1 线程中没有看到，所以一直死循环。
那么 t1 中为什么看不到被主线程修改之后的 flag？
要解释这个，我们需要先了解一下 java 内存模型（JMM），Java 线程之间的通信由 Java 内存模型（本文简称为 JMM）控制，JMM 决定一个线程对共享变量的写入何时对另一个线程可见。从抽象的角度来看，JMM 定义了线程和主内存之间的抽象关系：线程之间的共享变量存储在主内存（main memory）中，每个线程都有一个私有的本地内存（local memory），本地内存中存储了该线程以读/写共享变量的副本。本地内存是 JMM 的一个抽象概念，并不真实存在。它涵盖了缓存，写缓冲区，寄存器以及其他的硬件和编译器优化。Java 内存模型的抽象示意图如下：

从上图中可以看出，线程 A 需要和线程 B 通信，必须要经历下面 2 个步骤：

首先，线程 A 把本地内存 A 中更新过的共享变量刷新到主内存中去
然后，线程 B 到主内存中去读取线程 A 之前已更新过的共享变量

下面通过示意图来说明这两个步骤：

如上图所示，本地内存 A 和 B 有主内存中共享变量 x 的副本。假设初始时，这三个内存中的 x 值都为 0。线程 A 在执行时，把更新后的 x 值（假设值为 1）临时存放在自己的本地内存 A 中。当线程 A 和线程 B 需要通信时，线程 A 首先会把自己本地内存中修改后的 x 值刷新到主内存中，此时主内存中的 x 值变为了 1。随后，线程 B 到主内存中去读取线程 A 更新后的 x 值，此时线程 B 的本地内存的 x 值也变为了 1。从整体来看，这两个步骤实质上是线程 A 在向线程 B 发送消息，而且这个通信过程必须要经过主内存。JMM 通过控制主内存与每个线程的本地内存之间的交互，来为 java 程序员提供内存可见性保证。
对 JMM 了解之后，我们再看看文章开头的问题，线程 t1 中为何看不到被主线程修改为 false 的 flag 的值，有两种可能:

主线程修改了 flag 之后，未将其刷新到主内存，所以 t1 看不到
主线程将 flag 刷新到了主内存，但是 t1 一直读取的是自己工作内存中 flag 的值，没有去主内存中获取 flag 最新的值

对于上面 2 种情况，有没有什么办法可以解决？
是否有这样的方法：线程中修改了工作内存中的副本之后，立即将其刷新到主内存；工作内存中每次读取共享变量时，都去主内存中重新读取，然后拷贝到工作内存。
java 帮我们提供了这样的方法，使用volatile 修饰共享变量，就可以达到上面的效果，被 volatile 修改的变量有以下特点：

线程中读取的时候，每次读取都会去主内存中读取共享变量最新的值，然后将其复制到工作内存
线程中修改了工作内存中变量的副本，修改之后会立即刷新到主内存

我们修改一下开头的示例代码：
public volatile static boolean flag = true;

使用 volatile 修饰 flag 变量，然后运行一下程序，输出：
线程t1 in
线程t1停止了

这下程序可以正常停止了。
volatile 解决了共享变量在多线程中可见性的问题，可见性是指一个线程对共享变量的修改，对于另一个线程来说是否是可以看到的。