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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