java多線程Synchronized實(shí)現(xiàn)可見性原理解析

更新時(shí)間：2021年12月02日 17:11:24 作者：陽光下的米雪

這篇文章主要介紹了java多線程Synchronized實(shí)現(xiàn)可見性原理,本文給大家介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值，需要的朋友可以參考下

Synchronized實(shí)現(xiàn)可見性原理

可見性

要實(shí)現(xiàn)共享變量的可見性，必須保證兩點(diǎn)：

線程修改后的共享變量值能夠及時(shí)從工作內(nèi)存刷新到主內(nèi)存中
其他線程能夠及時(shí)把共享變量的最新值從主內(nèi)存更新到自己的工作內(nèi)存中

Java語言層面支持的可見性的實(shí)現(xiàn)方式

synchronized
volatile

synchronized實(shí)現(xiàn)可見性

synchronized能夠?qū)崿F(xiàn)：

原子性(同步)
可見性

JMM關(guān)于synchronized的兩條規(guī)定：

1.線程解鎖前，必須把貢獻(xiàn)變量的最新值刷新到主內(nèi)存中
?2.線程加鎖時(shí)，將清空工作內(nèi)存中共享變量的值，從而使用共享變量時(shí)需要從主內(nèi)存中重新讀取最新的值(注意：加鎖與解鎖需要同一把鎖)

線程解鎖前對共享變量的修改在下次加鎖時(shí)對其他線程可見

線程執(zhí)行互斥代碼的過程

獲取互斥鎖
清空工作內(nèi)存
從主內(nèi)存拷貝變量的最新副本到工作內(nèi)存
執(zhí)行代碼
將更改后的共享變量的值刷新到主內(nèi)存
釋放互斥鎖

重排序：

代碼書寫的順序與實(shí)際執(zhí)行的順序不同，指令重排序是編譯器或處理器為了提高程序性能而做得優(yōu)化

編譯器優(yōu)化的重排序(編譯器優(yōu)化)
指令級并行重排序(處理器優(yōu)化)
內(nèi)存系統(tǒng)的重排序(處理器優(yōu)化)

在這里插入圖片描述

as-if-serial

as-if-serial：無論如何重排序，程序執(zhí)行的結(jié)果應(yīng)該與代碼順序執(zhí)行的結(jié)果一致(Java編譯器、運(yùn)行時(shí)和處理器都會(huì)保證Java在單線程下遵循as-if-serial語義)

在這里插入圖片描述

public class SynchronizedTest {
    /**
     * 共享變量
     */
    private boolean ready = false;
    private int result = 0;
    private int number = 1;

    /**
     * 寫操作
     */
    public void write(){
        ready = true;//1.1
        number = 2;//1.2
    }
    /**
     * 讀操作
     */
    public void read(){
        if(ready){//2.1
            result=number*3;//2.2
        }
        System.out.println("result的值為："+result);
    }
    /**
     * 內(nèi)部線程類
     */
    private class ReadWriteThread extends Thread{
        //根據(jù)構(gòu)造方法中傳入的flag參數(shù)，確定線程執(zhí)行讀操作還是寫操作
        private boolean flag;
        public ReadWriteThread(boolean flag){
            this.flag=flag;
        }

        @Override
        public void run() {
            if(flag){
                //構(gòu)造方法中傳入true，執(zhí)行寫操作
                write();
            }else{
                //構(gòu)造方法中傳入false，執(zhí)行讀操作
                read();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();
        //啟動(dòng)線程執(zhí)行寫操作
        synchronizedTest.new ReadWriteThread(true).start();
        //啟動(dòng)線程執(zhí)行讀操作
        synchronizedTest.new ReadWriteThread(false).start();
    }
}

導(dǎo)致共享變量在線程間不可見的原因

1.線程的交叉執(zhí)行
eg：上述程序執(zhí)行步驟為1.1-》2.1-》2.2-》1.2

在這里插入圖片描述

eg：上述程序執(zhí)行步驟為1.2-》2.1-》2.2-》1.1

在這里插入圖片描述

2.重排序結(jié)合線程交叉執(zhí)行
eg: 2.1和2.2重排序后

int mid = number*3;
if(ready){
	result=mid;
}

共享變量更新后的值沒有在工作內(nèi)存與主內(nèi)存間及時(shí)更新

安全性代碼

public class SynchronizedTest {
    /**
     * 共享變量
     */
    private boolean ready = false;
    private int result = 0;
    private int number = 1;

    /**
     * 寫操作
     */
    public synchronized void write(){
        ready = true;//1.1
        number = 2;//1.2
    }
    /**
     * 讀操作
     */
    public synchronized void read(){
        if(ready){//2.1
            result=number*3;//2.2
        }
        System.out.println("result的值為："+result);
    }
    /**
     * 內(nèi)部線程類
     */
    private class ReadWriteThread extends Thread{
        //根據(jù)構(gòu)造方法中傳入的flag參數(shù)，確定線程執(zhí)行讀操作還是寫操作
        private boolean flag;
        public ReadWriteThread(boolean flag){
            this.flag=flag;
        }

        @Override
        public void run() {
            if(flag){
                //構(gòu)造方法中傳入true，執(zhí)行寫操作
                write();
            }else{
                //構(gòu)造方法中傳入false，執(zhí)行讀操作
                read();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SynchronizedTest synchronizedTest = new SynchronizedTest();
        //啟動(dòng)線程執(zhí)行寫操作
        synchronizedTest.new ReadWriteThread(true).start();
        //啟動(dòng)線程執(zhí)行讀操作
        synchronizedTest.new ReadWriteThread(false).start();
    }
}

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