JAVA多线程之volatile 与 synchronized 的比较（主 volatile）

一，volatile关键字的可见性

就存在内存可见性问题，看一个示例程序：

 1 public class RunThread extends Thread {
 2 
 3     private boolean isRunning = true;
 4 
 5     public boolean isRunning() {
 6         return isRunning;
 7     }
 8 
 9     public void setRunning(boolean isRunning) {
10         this.isRunning = isRunning;
11     }
12 
13     @Override
14     public void run() {
15         System.out.println("进入到run方法中了");
16         while (isRunning == true) {
17         }
18         System.out.println("线程执行完成了");
19     }
20 }
21 
22 public class Run {
23     public static void main(String[] args) {
24         try {
25             RunThread thread = new RunThread();
26             thread.start();
27             Thread.sleep(1000);
28             thread.setRunning(false);
29         } catch (InterruptedException e) {
30             e.printStackTrace();
31         }
32     }
33 }

我们期待的结果是在main线程将启动的线程RunThread中的共享变量设置为false，从而想让RunThread.java 第14行中的while循环结束。

然而，我们使用JVM -server参数执行该程序时，RunThread线程并不会终止！从而出现了死循环！！

原因分析：

现在有两个线程，一个是main线程，另一个是RunThread。它们都试图修改 第三行的 isRunning变量。按照JVM内存模型，main线程将isRunning读取到本地线程内存空间，修改后，再刷新回主内存。

而在JVM 设置成 -server模式运行程序时，线程会一直在私有堆栈中读取isRunning变量。因此，RunThread线程无法读到main线程改变的isRunning变量

从而出现了死循环，导致RunThread无法终止。这种情形，在《Effective JAVA》中，将之称为“活性失败”

解决方法，在第三行代码处用 volatile 关键字修饰即可。这里，它强制线程从主内存中取 volatile修饰的变量。

    volatile private boolean isRunning = true;

扩展一下，当多个线程之间需要根据某个条件确定 哪个线程可以执行时，要确保这个条件在 线程 之间是可见的。因此，可以用volatile修饰。

综上，volatile关键字的作用是：使变量在多个线程间可见（可见性）

二，volatile关键字的非原子性

关于volatile的非原子性，看个示例：

 1 public class MyThread extends Thread {
 2     public volatile static int count;
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 4     private static void addCount() {
 5         for (int i = 0; i < 100; i++) {
 6             count++;
 7         }
 8         System.out.println("count=" + count);
 9     }
10 
11     @Override
12     public void run() {
13         addCount();
14     }
15 }
16 
17 public class Run {
18     public static void main(String[] args) {
19         MyThread[] mythreadArray = new MyThread[100];
20         for (int i = 0; i < 100; i++) {
21             mythreadArray[i] = new MyThread();
22         }
23 
24         for (int i = 0; i < 100; i++) {
25             mythreadArray[i].start();
26         }
27     }
28 }

期望的正确的结果应该是 100*100=10000，但是，实际上count并没有达到10000

原因是：volatile修饰的变量并不保证对它的操作（自增）具有原子性。（对于自增操作，可以使用JAVA的原子类AutoicInteger类保证原子自增）

综上，仅靠volatile不能保证线程的安全性。（原子性）

三，volatile关键字修饰的变量不会被指令重排序优化

线程A执行的操作如下：

Map configOptions ;
char[] configText;

volatile boolean initialized = false;

//线程A首先从文件中读取配置信息,调用process...处理配置信息,处理完成了将initialized 设置为true
configOptions = new HashMap();
configText = readConfigFile(fileName);
processConfig(configText, configOptions);//负责将配置信息configOptions 成功初始化
initialized = true;

 

线程B等待线程A把配置信息初始化成功后，使用配置信息去干活.....线程B执行的操作如下：

while(!initialized)
{
    sleep();
}

//使用配置信息干活
doSomethingWithConfig();

 

如果initialized变量不用 volatile 修饰，在线程A执行的代码中就有可能指令重排序。

即：线程A执行的代码中的最后一行：initialized = true 重排序到了 processConfig方法调用的前面执行了，这就意味着：配置信息还未成功初始化，但是initialized变量已经被设置成true了。那么就导致 线程B的while循环“提前”跳出，拿着一个还未成功初始化的配置信息去干活(doSomethingWithConfig方法)。。。。

因此，initialized 变量就必须得用 volatile修饰。这样，就不会发生指令重排序，也即：只有当配置信息被线程A成功初始化之后，initialized 变量才会初始化为true。

综上，volatile 修饰的变量会禁止指令重排序（有序性）

volatile主要用在多个线程感知实例变量被更改了场合，从而使得各个线程获得最新的值。它强制线程每次从主内存中讲到变量，而不是从线程的私有内存中读取变量，从而保证了数据的可见性。

比较：

①volatile轻量级，只能修饰变量。synchronized重量级，还可修饰方法

②volatile只能保证数据的可见性，不能用来同步，因为多个线程并发访问volatile修饰的变量不会阻塞。

synchronized不仅保证可见性，而且还保证原子性，因为，只有获得了锁的线程才能进入临界区，从而保证临界区中的所有语句都全部执行。多个线程争抢synchronized锁对象时，会出现阻塞。