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。