线程缓存刷新的时机

2023-11-22 17:27:58

线程缓存的本质

线程缓存是一种优化技术，允许每个线程维护自己的局部副本，从而减少对共享内存的访问。在多线程环境中，当线程需要访问共享变量时，它会首先检查自己的缓存。如果缓存中存在该变量，则线程直接从缓存中读取数据。否则，线程将从共享内存中获取该变量并将其存储在自己的缓存中。

缓存刷新时机的陷阱

在多线程环境中，线程缓存的刷新时机至关重要。如果一个线程修改了共享变量，但其他线程尚未刷新其缓存，则可能导致数据不一致。例如，考虑以下代码段：

boolean keepRunning = true;

public static void main(String[] args) {
    Thread A = new Thread(() -> {
        while (keepRunning) {
            // ...
        }
    });

    Thread B = new Thread(() -> {
        keepRunning = false;
    });

    A.start();
    B.start();
}

在这个例子中，线程A会无限循环，直到keepRunning变为false。线程B的任务是将keepRunning设置为false，以指示线程A停止。然而，由于线程缓存，线程A可能不会立即看到对keepRunning的修改，导致程序无法正常终止。

volatile变量和内存屏障

为了确保线程间数据一致性，Java提供了volatile和内存屏障。volatile变量是一种特殊的变量，其值在所有线程中都是可见的。当一个线程修改volatile变量时，它会在所有其他线程的缓存中强制刷新该变量的值。

内存屏障是一种特殊的指令，它强制处理器在执行屏障之前完成所有挂起的内存操作。在Java中，volatile变量的读写操作会自动插入内存屏障。这意味着，当一个线程修改volatile变量时，它会强制所有其他线程立即刷新该变量的缓存。

使用volatile和内存屏障来刷新缓存

在上面的示例中，我们可以使用volatile变量来解决缓存刷新问题：

volatile boolean keepRunning = true;

public static void main(String[] args) {
    Thread A = new Thread(() -> {
        while (keepRunning) {
            // ...
        }
    });

    Thread B = new Thread(() -> {
        keepRunning = false;
    });

    A.start();
    B.start();
}