多线程之内存可见性Volatile（一）

从这篇博文开始，我们开始分享一些多线程的内容，毕竟在工作中，使用多线程比较多。多总结一下，终归没有坏处。这个系列的文章不会特别长，争取在3到5分钟之间结束，主要以说明白内容，给出相应的解决方案，重点在于实践。

如标题所示，这篇博文我们简单的介绍一下内存可见性问题，之前，要简单的介绍一下什么是内存模型？

内存模型

什么是JAVA 内存模型？

Java Memory Model (JAVA 内存模型）是描述线程之间如何通过内存(memory)来进行交互。 具体说来， JVM中存在一个主存区（Main Memory或Java Heap Memory），对于所有线程进行共享，而每个线程又有自己的工作内存（Working Memory），工作内存中保存的是主存中某些变量的拷贝，线程对所有变量的操作并非发生在主存区，而是发生在工作内存中，而线程之间是不能直接相互访问，变量在程序中的传递，是依赖主存来完成的。

Java内存模型的抽象示意图如下：

从上图来看，线程A与线程B之间如要通信的话，必须要经历下面2个步骤：

1、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。
2、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。

说明白了内存模型，我们看一看什么是内存可见性？

内存可见性

内存可见性（Memory Visibility）是指当某个线程正在使用对象状态而另一个线程在同时修改该状态，需要确保当一个线程修改了对象状态后，其他线程能够立即看到发生的状态变化。

由于线程之间的交互都发生在主内存中，但对于变量的修改又发生在自己的工作内存中，经常会造成读写共享变量的错误，我们也叫可见性错误。

可见性错误是指当读操作与写操作在不同的线程中执行时，我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根本不可能的事情。

解决方案

我们可以通过同步来保证对象被安全地发布。除此之外我们也可以使用一种更加轻量级的volatile变量，还可以使用ReentrantLock，CAS等等。

synchronized关键字

public class TestSynchronized {

	public static void main(String[] args) {

		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
		new Thread(td).start();

		while (true) {
			synchronized (td) {
				if (td.getFlag()) {
					System.out.println("主线程flag:" + td.getFlag());
					break;
				}
			}
		}
	}
}

class ThreadDemo implements Runnable {

	//共享变量
	private boolean flag = false;

	public boolean getFlag() {
		return flag;
	}
	public void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}

	@Override
	public void run() {

		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (Exception e) {
		}

		flag = true;

		System.out.println("其他线程flag=" + getFlag());
	}
}

同步锁方案：会带来性能问题，效率特别低，造成线程阻塞。

volatile关键字

java 提供了一种稍弱的同步机制，即volatile变量，用来确保将变量的更新操作通知到其他线程。当多个线程进行操作共享数据时，可以保证内存中的数据可见。 相较于synchronized是一种较为轻量级的同步策略。

public class TestVolatile {

	public static void main(String[] args) {
		
		ThreadDemo td = new ThreadDemo();
		new Thread(td).start();
		
		while(true){
			if(td.getFlag()){
				System.out.println("主线程flag:" + td.getFlag());
				break;
			}
		}
	}
}

class ThreadDemo implements Runnable{
	//共享变量
	private volatile boolean  flag = false;

	public boolean getFlag() {
		return flag;
	}

	public void setFlag(boolean flag) {
		this.flag = flag;
	}

	@Override
	public void run() {
		
		try {
			Thread.sleep(200);
		} catch (Exception e) {
		}
		
		flag = true;
		
		System.out.println("其他线程flag=" + getFlag());
	}
}

volatile的读写操作的过程:
（1）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
（2）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

volatile方案：
1、能够保证volatile变量的可见性
2、不能保证变量状态的"原子性操作（Atomic operations）"

虽然我们对Volatile的内存可见性有了一定理解，我们还需要对它有更加深刻的认识，不再多写了：面试时被问到了volatile ,找个文章总结一下（早点看到就好了）

总结

如果大家既想解决内存可见性又想实现原子性操作，以上两种方案均不可，可以使用lock或CAS，毕竟我们这篇博客，介绍内存可见性，下篇的博文我们会深入的介绍原子操作和cas算法。

后面的博文马上杀到，敬请期待。