【JavaEE】——内存可见性问题

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目录

一：内存可见性问题

1：代码解释

2：结果分析

（1）指令拆解

①load

②访问寄存器

（2）指令分析

3：JVM代码优化

4：解决问题

（1）引入.sleep()

（2）volatile

（3）准确描述

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一：内存可见性问题

内存可见性引起的多线程安全问题（一个线程读，一个线程写）

package thread;import java.util.Scanner;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: Hua YY* Date: 2024-09-23* Time: 10:50*/
public class ThreadDemon26 {public static int flag = 0;public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(()->{while(flag == 0){//等待t1线程输入flag的值，只要不为0就能结束t1线程}System.out.println("t1线程结束");});Thread t2 = new Thread(()->{System.out.println("请输入flag的值");Scanner scanner = new Scanner(System.in);flag = scanner.nextInt();});t1.start();t2.start();}
}

1：代码解释

这段代码想要表现出来的效果是，t1，t2线程同时运行，通过t2线程中输入的flag的值来控制t1线程是否结束。

例如：t2线程给flag赋值，输入一个1，那么此时t1线程就不会进入while循环，打印t1线程结束。输入0，那t1线程就陷入死循环

2：结果分析

上文我们先后输入了1,0,2......都没能使t1线程结束，这是为什么呢？

（1）指令拆解

while（flag == 0）{}；

这条语句其实有两个指令

①load

cpu从内存中读取flag的值（load）到cpu的寄存器上（开销很大）

②访问寄存器

cpu访问寄存器中存储的flag的值，与0进行比较（条件跳转指令）（开销低）         

（此处不理解load和为什么开销很大，请看阿华写的前面的文章哈，有详细解释） 

（2）指令分析

重点条件：①中load的操作（读内存），相较于②中访问寄存器的操作，开销大的多。

上述while循环中①②这两条指令整体看，执行的速度非常快，等你scanner几秒钟了，我while循环中①②可能都执行几亿次了（cpu的计算能力非常强）

此时JVM就会怀疑，这个①号load 的操作是否还有存在的必要（节省开销），前几次可能还会load一下，后面发现，反正load 的值都一样（速度太快了，等不到我们scanner输入flag的值），索性就把load这个操作给优化掉，只留一个访问寄存器的操作指令，访问之前寄存器中“缓存”的值，大大提高循环的执行速度。

3：JVM代码优化

在我们编译完代码后，JVM会在保持你代码逻辑不变的前提下，对你写过的代码进行智能分析，并进行优化。

这个保持你代码逻辑不变的条件其实很苛刻，单线程还好，但是遇到多线程就难免会遇到一些bug。

我们上述的代码就是t2修改了内存，但是t1并没有看到，这就叫“内存可见性问题”

4：解决问题

（1）引入.sleep()

治标不治本，加入sleep，load的循环次数减少，JVM优化的迫切程度就会降低

（2）volatile

volatile关键字，是强制性关闭优化，保证每次循环都会从内存中读取数据。开销是变大了，但是数据更准了

功能①：保证内存可见性，每次访问变量都要读取内存，而不是优化到寄存器或者缓存器当中

功能②：禁止指令重排序，对于被volatile修饰的变量的操作指令，是不能被重排序的

（3）JMM模型准确描述

我们的描述：在上述代码中，编译器发现，每次循环都要读取读取内存，开销太大，于是就把读取内存操优化为读取寄存器操作。

JMM模型描述：在上述代码中，编译器发现，每次循环都要读取“主内存”，开销太大，于是就把“主内存”中的数据拷贝到“工作内存”中，后续每次读取都是到“工作内存”中。

注：在JMM模型当中，“主内存”对标内存，“工作内存”对标寄存器+缓存哪一套，之所以这么叫是因为方便跨平台使用。