共享變量在線程中的可見性問題分析

導致共享變量在線程間不可見的原因：

1）線程交叉執行

2）重排序結合線程交叉執行

3）共享變量更新後的值沒有在工作內存與主存間及時更新

 

可見性-synchronized

JVM中關於synchronized的兩條規定：

1）線程解鎖前，必須把共享變量的最新值刷到主內存

2）線程加鎖時，將清空工作內存中共享變量的值，從而使用共享變量時需要從主內存中重新讀取最新的值（注意：加鎖和解鎖是同一把鎖）

可見性-volatile

通過加入內存屏障和禁止重排序優化來實現（對於被volatile變量的操作都是直接針對主內存）

1）對volatile變量寫操作時，會在寫操作後加入一條store屏障指令，將本地內存中的共享變量值刷新到主內存

2）對volatile變量讀操作時，會在讀操作前加入一條load屏障指令，從主內存中讀取共享變量

 

問題：只利用volatile來修飾計數器，是否能夠保證計數器是原子操作的了？答案是不能的。

比如如下代碼：（在count前加入volatile修飾）

 

public class AtomicExample7 {

    //  請求總數
    public static int clientTotal = 5000;

    // 同時併發執行的線程數
    public static int threadTotal = 200;

    public static volatile int count = 0;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(threadTotal);
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(clientTotal);
        for (int i = 0; i< clientTotal; i ++) {
            executorService.execute(()->{
                try {
                    semaphore.acquire();
                    add();
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        countDownLatch.await();
        executorService.shutdown();
        log.info("count:{}", count);

    }

    private static void add() {
        count ++;
    }
}

 

輸出：

[main] INFO com.example.concurrent.example.count.AtomicExample7 - count:4977

分析：

在上面的代碼中的計數變量count前加入了volatile保證變量count的讀和寫能夠及時的更新到內存中，但是運行出來的結果仍然是非線程安全的，原因是在cout++的操作，可以分爲三步：

1、取得count的值； 2、對count進行加1操作； 3、寫count的值到主內存中；

上面這三步合起來就不是線程安全的，比如，兩個線程可能同時取得count的值，然後，同時進行加1操作，並寫回主存，這樣就丟掉了一次加1的操作。

即：voliatile不適用於計數的場景。