Java：多线程中的volatile

一、为什么使用volatile

首先，通过一段简单的代码来理解为什么要使用volatile：

 public class RunThread extends Thread{
     private boolean isRunning = true;
     public boolean isRunning(){
         return isRunning;
     }

     public void setRunning(boolean isRunning){
         this.isRunning = isRunning;
     }

     @Override
     public void run() {
         System.out.println("进入run...");
         while(isRunning==true){}
         System.out.println("线程停止了");
     }
 }

 import java.util.concurrent.TimeUnit;

 public class Run {
     public static void main(String[] args){
         try{
             RunThread thread = new RunThread();
             thread.start();
             TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);
             thread.setRunning(false);
             System.out.println("赋值为false");
         } catch (InterruptedException e) {
             e.printStackTrace();
         }
     }
 }

执行结果：

我们创建了一个RunThread对象，并启动了该线程。当 isRunning == True时，将一直进行while循环。可以看到，我们启动了线程之后就调用setRunning方法将isRunning设为false。

按道理来说，当isRunning的状态为false时，就会退出while循环，输出“赋值为false”。然后run方法执行结束，线程执行完毕，整个程序运行结束。

但通过执行结果发现，线程进入了while死循环，线程从未终止。

这是由于在启动RunThread.java线程时，变量 private boolean isRunning = True 存在于公共堆栈和线程的私有堆栈中。JVM以server模式运行时，为了提高运行效率，线程一直从私有堆栈中读取isRunning的值为True。而thread.setRunning(false)执行后，是把公共堆栈中的isRunning改为false。所以即便将isRunning改为false，程序依然进入了while死循环。

解决办法：

使用volatile关键字，把  private boolean isRunning = True 改为 volatile private boolean isRunning = True ，再次运行：

volatile的作用是：强制线程从公共堆栈中取变量的值，而非从线程的私有堆栈中取值

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二、 volatile的非原子性

1. 虽然volatile关键字增加了实例变量在多个线程之间的可见性，但它不具备同步性，也就是原子性。

 public class MyThread extends Thread{
     volatile public static int count;
     private static void addCount(){
         for(int i =0;i<100;i++){
             count++;
         }
         System.out.println("count= "+count);
     }

     @Override
     public void run() {
         addCount();
     }
 }

 public class Run {
     public static void main(String[] args) {
         MyThread[] mythreadArray = new MyThread[100];
         for (int i = 0; i < 100; i++) {
             mythreadArray[i] = new MyThread();
         }
         for (int i = 0; i < 100; i++) {
             mythreadArray[i].start();
         }
     }
 }

执行结果：

volatile保证了线程每次从公共内存中读取变量，保证了同步数据的可见性。但由上述代码可以看出，使用关键字volatile时出现了非线程安全问题。i++ 操作并非一个原子操作，可以分解为：

　　（1）从内存读取 i 的值；

　　（2）计算 i 的值；

　　（3）将 i 的值写入内存

当一个线程正在执行步骤（2）时，另一个线程也可能也在修改 i 值，就会出现脏数据。

2. 解决办法

（1）方法一：使用synchronized关键字

当在 private static void addCount() 前面加上关键字synchronized后 synchronized private static void addCount() ，再次执行：

当时用了synchronized关键字时，就不必再使用volatile关键字了。

（2）方法二：使用原子类进行i++操作

 public class MyThread extends Thread{
     private static AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);
     synchronized private static void addCount(){
         for(int i =0;i<100;i++){
             count.incrementAndGet();
         }
         System.out.println("count= "+count);
     }

     @Override
     public void run() {
         addCount();
     }
 }

注意：原子类并不完全安全，只有原子类的increamentAndGet( )方法是原子的，不保证方法与方法之间的调用也是原子的。