Java多线程之可见性：解密“不可见”现象

Java多线程之可见性：解密“不可见”现象

在Java多线程编程中，可见性是一个至关重要的概念。它指的是一个线程对共享变量所做的修改，是否能够立即被其他线程看到。当一个线程对共享变量进行修改时，必须确保修改后的值能够被其他线程立即看到。否则，就会出现“不可见”现象，导致程序出现错误的结果。

什么是可见性？

可见性是指一个线程对共享变量所做的修改，是否能够立即被其他线程看到。当一个线程对共享变量进行修改时，必须确保修改后的值能够被其他线程立即看到。否则，就会出现“不可见”现象，导致程序出现错误的结果。

为什么会出现“不可见”？

“不可见”现象的出现，通常是由于以下两个原因：

• 内存可见性问题：

  • 由于Java的内存模型，主内存和工作内存是两个不同的概念。当一个线程对共享变量进行修改时，该修改仅会反映在该线程的工作内存中。其他线程无法立即看到修改后的值，因为它们的工作内存中存储的是旧值。
  • 只有当修改后的值从工作内存同步到主内存后，其他线程才能看到修改后的值。这个同步过程称为“刷新”（flush）。
  • 刷新操作的发生时机是不确定的，因此可能会导致“不可见”现象。

• 指令重排序问题：

  • 为了提高性能，编译器和处理器可能会对指令进行重排序。这可能会导致一个线程看到另一个线程对共享变量所做的修改，但实际上该修改尚未发生。
  • 指令重排序问题也可能会导致“不可见”现象。

如何解决可见性问题？

为了解决可见性问题，Java提供了volatile。volatile关键字可以确保一个线程对共享变量所做的修改，能够立即被其他线程看到。当一个共享变量被声明为volatile时，编译器和处理器都会对该变量的访问和修改进行特殊的处理，以确保其可见性。

Happens-Before规则

Happens-Before规则定义了不同线程之间事件发生的顺序，并确保了内存操作的正确执行。Happens-Before规则包括以下几条：

• 程序次序规则：
  • 在一个线程中，按照程序顺序编写的操作，按照顺序发生。
• 监视器锁规则：
  • 一个线程释放一个锁之前执行的所有操作，都Happens-Before该线程获取该锁之后执行的所有操作。
• volatile变量规则：
  • 对一个volatile变量的写操作，Happens-Before对同一个volatile变量的所有后续读写操作。
• 线程启动规则：
  • 一个线程启动另一个线程之前执行的所有操作，都Happens-Before新线程执行的所有操作。
• 线程终止规则：
  • 一个线程终止之前执行的所有操作，都Happens-Before检测到该线程终止的所有操作。

通过理解和应用Happens-Before规则，可以确保多线程程序的正确执行，并避免“不可见”现象的出现。

总结

可见性是Java多线程编程中一个非常重要的概念。理解和解决可见性问题，对于编写正确和高效的多线程程序至关重要。通过使用volatile关键字和遵循Happens-Before规则，可以确保共享变量的可见性，并避免“不可见”现象的出现。