1、什么是 Volatile？

volatile 是一個類型修飾符，具有可見性，也就是說一旦某個線程修改了該被 volatile 修飾的變量，它會保證修改的值會立即被更新到主存，當有其他線程需要讀取時，可以立即獲取修改之后的值。

在 java 中為了加快程序的運行效率，對一些變量的操作通常是在該線程的寄存器或是 CPU 緩存上進行的，之后才會同步到主存中，而加了 volatile 修飾符的變量則是直接讀寫主存。

[可以搜索了解一下 java 中的內存模型]

看下面一段代碼：

class?ThreadVolatileDemo?extends?Thread?{

????public?boolean?flag?=?true;

????@Override
????public?void?run()?{
????????System.out.println("開始執行子線程....");
????????while?(flag)?{
????????}
????????System.out.println("線程停止");
????}

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

public?class?ThreadVolatile?{
????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{
????????ThreadVolatileDemo?threadVolatileDemo?=?new?ThreadVolatileDemo();
????????threadVolatileDemo.start();
????????Thread.sleep(3000);
????????threadVolatileDemo.setRuning(false);
????????System.out.println("flag?已經設置成false");
????????Thread.sleep(1000);
????????System.out.println(threadVolatileDemo.flag);
????}
}

運行結果：

開始執行子線程....
flag?已經設置成false
false

已經將結果設置為 fasle 為什么？還一直在運行呢。

原因：線程之間是不可見的，讀取的是副本，沒有及時讀取到主內存結果。

解決辦法使用 volatile 關鍵字將解決線程之間可見性, 強制線程每次讀取該值的時候都去“主內存”中取值。

2、Volatile 與 Synchronize 的區別？

volatile 雖然具有可見性但是并不能保證原子性。

性能方面，synchronized 關鍵字是防止多個線程同時執行一段代碼，就會影響程序執行效率，而 volatile 關鍵字在某些情況下性能要優于synchronized。但是要注意 volatile 關鍵字是無法替代 synchronized 關鍵字的，因為 volatile 關鍵字無法保證操作的原子性。

上篇以及本篇多次提及原子性，借此重新了解一下多線程中的三大特性。

原子性、可見性、有序性。

2.1、什么是原子性？

如果有了解過事務的小伙伴，這一塊就比較好理解了，所謂的原子性即一個或多個操作，要么全部執行完成，要么就都不執行，如果只執行了一部分，對不起，你得撤銷已經完成的操作。

舉個例子：

賬戶 A 向賬戶 B 轉賬 1000 元，那么必然包括 2 個操作：從賬戶 A 減去 1000，向賬戶 B 加上 1000，這兩個操作必須要具備原子性才能保證不出現一些意外的問題發生。

總結：所謂的原子性其實就是保證數據一致、線程安全的一部分。

2.2、什么是可見性？

當多個線程訪問同一個變量時，一個線程修改了這個變量的值，其他線程就能夠立即看到修改的值。

若兩個線程在不同的 cpu，有個變量 i ，線程 1 改變了 i 的值還沒有刷新到主存，線程 2 又使用了 i，那么這個 i 值肯定還是之前的，線程 1 對變量的修改，線程2 沒有看到，這就是可見性問題了。

2.3、什么是有序性？

即程序執行時按照代碼書寫的先后順序執行。在Java內存模型中，允許編譯器和處理器對指令進行重排序，但是重排序過程不會影響到單線程程序的執行，卻會影響到多線程并發執行的正確性。(本文不對指令重排作介紹，但不代表它不重要，它是理解 java 并發原理時非常重要的一個概念)。

重排序文章留空，后面補充。

3、多線程之間的通訊

什么是多線程之間的通訊？

多線程之間通訊，其實就是多個線程在操作同一個資源，但是操作的動作不同。畫圖演示：

多線程之間的通訊需求：

第一個線程寫入(input)用戶，另一個線程讀取(out)用戶，實現讀一個寫一個操作。

代碼實現：

共享資源實習類 Res

class?Res2{
????public?String?userName;
????public?String?userSex;
}

class?InputThread?extends?Thread{

????private?Res2?mRes;

????public?InputThread(Res2?mRes){
????????this.mRes?=?mRes;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????int?count?=?0;
????????while?(true)?{
????????????synchronized?(mRes){
????????????????if?(count?==?0)?{
????????????????????mRes.userName?=?"余勝軍";
????????????????????mRes.userSex?=?"男";
????????????????}?else?{
????????????????????mRes.userName?=?"小紅";
????????????????????mRes.userSex?=?"女";
????????????????}
????????????????count?=?(count?+?1)?%?2;
????????????}
????????}
????}
}

class?OutThread?extends?Thread{

????private?Res2?mRes;

????public?OutThread(Res2?mRes){
????????this.mRes?=?mRes;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????while?(true){
????????????System.out.println(mRes.userName?+?"--"?+?mRes.userSex);
????????}
????}
}

public?class?Demo9?{

????public?static?void?main(String[]?args){

????????Res2?res?=?new?Res2();
????????InputThread?intThrad?=?new?InputThread(res);
????????OutThread?outThread?=?new?OutThread(res);
????????intThrad.start();
????????outThread.start();

????}

}

打印結果：

...
余勝軍--男
小紅--女
小紅--女
余勝軍--男
小紅--女

在代碼中我們用到了 synchronized 關鍵字解決線程線程安全問題，所以實現了正確打印，如果不使用 synchronized 的話，可能會出現如下打印的臟數據：

余勝軍--女
小紅--女
小紅--男
余勝軍--男
小紅--女

wait()、 notify() 方法。

關于該方法的介紹：

因為涉及到對象鎖，他們必須都放在 synchronized 中來使用。

wait 必須暫停當前正在執行的線程，并釋放資源鎖，讓其他線程可以有機會運行。

notify/notifyall：喚醒鎖池中的線程，使之運行。

了解了 wait、notify 方法后，我們來改造一下上邊的代碼：

class?Res2{
????public?String?userName;
????public?String?userSex;
????public?boolean?flag?=?false;/*線程通訊標識*/
}

class?InputThread?extends?Thread{

????private?Res2?mRes;

????public?InputThread(Res2?mRes){
????????this.mRes?=?mRes;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????int?count?=?0;
????????while?(true)?{
????????????synchronized?(mRes){
???????????????if(mRes.flag){
???????????????????try?{
???????????????????????mRes.wait();
???????????????????}catch?(Exception?e){

???????????????????}
???????????????}
???????????????if?(count?==?0)?{
????????????????????mRes.userName?=?"余勝軍";
????????????????????mRes.userSex?=?"男";
????????????????}?else?{
????????????????????mRes.userName?=?"小紅";
????????????????????mRes.userSex?=?"女";
????????????????}
????????????????count?=?(count?+?1)?%?2;

????????????????mRes.flag?=?true;
????????????????mRes.notify();
????????????}
????????}
????}
}

class?OutThread?extends?Thread{

????private?Res2?mRes;

????public?OutThread(Res2?mRes){
????????this.mRes?=?mRes;
????}

????@Override
????public?void?run()?{
????????while?(true){

????????????synchronized?(mRes){
????????????????if(!mRes.flag){

????????????????????try?{
????????????????????????mRes.wait();
????????????????????}?catch?(Exception?e)?{}
????????????????}

????????????????System.out.println(mRes.userName?+?"--"?+?mRes.userSex);

????????????????mRes.flag?=?false;
????????????????mRes.notify();
????????????}

????????}
????}
}

public?class?Demo9?{

????public?static?void?main(String[]?args){

????????Res2?res?=?new?Res2();
????????InputThread?intThrad?=?new?InputThread(res);
????????OutThread?outThread?=?new?OutThread(res);
????????intThrad.start();
????????outThread.start();

????}

}

wait() 與 sleep() 區別？

sleep() 方法時屬于 Thread 類的，而 wait() 方法是屬于 Object 類的。

sleep() 方法導致了程序暫停執行指定的時間，讓出 cpu 給其他線程，但是它的監控狀態依然保持著，當指定的時間到了又會自動恢復運行狀態。

在調用 sleep() 方法的過程中，線程不會釋放對象鎖。

而當調用 wait() 方法的時候，線程會放棄對象鎖，進入等待此對象的等待鎖定池，只有針對此對象調用 notify() 方法后本線程才進入對象鎖池準備，獲取對象鎖進入運行狀態。

Lock鎖（顯示鎖）

lock接口提供了與 synchronized 關鍵字類似的同步功能，但需要在使用時需要手動獲取鎖和釋放鎖。

代碼示例：

Lock?lock??=?new?ReentrantLock();
lock.lock();
try{
????/*可能會出現線程安全的操作*/
}finally{
????/*一定在finally中釋放鎖*/
????/*也不能把獲取鎖在try中進行，因為有可能在獲取鎖的時候拋出異常*/
????lock.ublock();
}

Condition用法—Lock中的wait()、notify()

Condition 的功能類似于在傳統的線程技術中的 Object.wait() 和 Object.notify() 的功能。

代碼：

Condition?condition?=?lock.newCondition();

res.?condition.await();??類似wait

res.?Condition.?Signal()?類似notify

synchronized 與 lock 的區別

synchronized 重量級，lock 輕量級鎖，synchronized 不可控制，lock 可控制。

lock 相對 synchronized 比較靈活。

我創建了一個java相關的公眾號，用來記錄自己的學習之路，感興趣的小伙伴可以關注一下微信公眾號哈：niceyoo

總結

以上是生活随笔為你收集整理的并发编程之多线程线程安全（下）的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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