Java并发编程实践笔记之—可见性(Visibility)

同步的重要性有两个方面：

• 实现原子性：防止某个线程正在使用对象状态而另一个线程同时在修改改状态
• 内存可见性：确保一个线程修改了对象状态后，其他线程能够看到发生的状态变化

失效数据

• 缺乏同步的程序可能会产生的一种错误情况就是——失效数据
• 失效数据举例

  //在没有同步的情况下共享数据
  public class NoVisibility {
      private static boolean ready;
      private static int number;
  
      private static class ReaderThread extends Thread {
          public void run() {
              while (!ready)
                 Thread.yield();
              System.out.println(number);
          }
      }
  
      public static void main(String[] args) {
          new ReaderThread().start();
          number = 42;
          ready = true;
     }
  }

引发的问题有

1. NoVisibility 可能会持续循环下去，因为ReaderThread可能永远看不到ready写入的值
2. NoVisibility 可能会输出0，因为ReaderThread可能看到了ready写入的值，但是没有看到写入的number的值(这种现象叫重排序)

非原子的64位操作

• 非volatile类型的64位数值变量(double和long)在多线程程序中使用也是不安全的
• 如果对该变量的读操作和写操作在不同的线程中执行，那么可能会读取某个值的高32位和另一个值的低32位
• 用关键字volatile来声明，或者用锁保护

加锁与可见性

• 为了确保所有线程都能看到共享变量的最新值，所有执行读操作或者写操作的线程都必须在同一个锁上同步

volatile变量

• 稍弱的同步机制
• 编译器和runtime都会注意到这个变量是共享的，所以不会将该变量重排序，不会被缓存在寄存器或者其他处理器不可见的地方
• 行为类似于以下程序清单，但是使用volatile时不会执行加锁操作，因此也不会阻塞线程，比synchronized更轻量级

  @ThreadSafe
   public class SynchronizedInteger {
      @GuardedBy("this") private int value;
  
      public synchronized int get() { return value; }
      public synchronized void set(int value) { this.value = value; }
   }

  
  
• 仅当volatile变量能简化代码的实现以及对同步策略的验证时，才应该使用它们，不建议过度依赖volatile变量提供的可见性
• 通常用作某个操作完成、发生中断或者状态的标志
• 典型用法：检查某个状态标记以判断是否退出循环。以下示例中asleep必须为volatile变量，否则当asleep被另一个线程修改时，执行判断的线程却发现不了。

• 加锁机制可以确保可见性和原子性，而volatile变量只能确保可见性

  //数绵羊
  volatile boolean asleep;
   ...
      while (!asleep)
          countSomeSheep();