6.volatile:可见性

什么是可见性？

可见性就是，多线程环境中，对共享变量的修改对于其他线程是否立即可见的问题。
举个例子：

• 子线程，1s之后，将flag修改为true

public class TestVolatile extends Thread{
    boolean flag = false;
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        flag=true;
        System.out.println("flag:"+isFlag());
    }
    
    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }
}

• 主线程，不断判断flag的值，如果被修改，则打印并终止

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        TestVolatile thread = new TestVolatile();
        thread.start();

        while (true) {
            if (thread.isFlag()) {
                System.out.println("flag被改了");
                break;
            }
        }
    }
}

如果一切正常的话，1s后，主线程将会打印"flag被改了"，但是真实情况确是子线程真的把flag改了，但是主线程一直没有感知到flag的变化，进入了死循环。这就是没有满足可见性所带来的问题。

为什么多线程之间存在不可见的问题？

要回答这个问题，就需要来看看Java内存模型:

Java内存模型

所有变量都被定义在主内存中，每个线程有自己的工作内存，线程需要先将主存中的变量拷贝到工作内存中，操作完成后，再同步到主内存。为什么会有工作内存呢？因为工作内存中的变量会放入CPU的高速缓存中，而主内存的变量就在物理内存中，这样可以提高速度。
对上面的例子做一个分析：

1. 子线程启动后，主存变量flag=false
2. 主线程进入while(true)循环，从主存中拷贝flag到主线程的工作内存，因为flag为false，所以一直循环
3. 1s后，子线程从主存拷贝flag到子线程的工作内存，并对其修改，但并没有立即将该修改同步到主存
4. 主线程工作内存中的值一直是false，将会一直循环下去

但是这里有一个问题，子线程是没有立即将flag同步到主存，但迟早会同步过去啊，那么主线程总有某一时刻会发现主存的flag被改了，然后从主存刷新flag的新值到工作内存，while循环也会停止才对啊，为啥就停不下来了呢？
问题的关键就在while(true)中，根据尚硅谷的NIO教程，while(true)是一个执行效率极高的操作，它的速度太快了，根本不给从主存刷新值的机会，所以才会停不下来。我们可以给while(true)代码加入Thread.sleep(1)；，这时候，会发现主线程可以从主存刷新值了，代码可以正常结束了。可是问题是，谁写代码老加个sleep()，另外，我主线程当然想第一时间就感知到flag的修改，为啥让我休眠1ms。
这时候，就需要volatile闪亮登场了，我们给flag加上volatile修饰，再次运行，发现即使不sleep()，主线程也能感知到flag的修改了。

为啥volatile能保证可见性？

volatile规则：修改了volatile变量，必须立即同步到主存，同时使其他线程工作内存中的值变为无效；使用volatile变量前，必须先从主存刷新，以此来保证可见性
同样以上面的代码为例：子线程将flag修改为true，同步到主存，同时使主线程的工作内存中的flag失效，主线程下次使用flag时if (thread.isFlag())，发现工作内存中的flag已经失效，而且由于volatile的影响，在使用flag前本来也会强制从主存刷新，将会得到最新的值true

有其他办法能保证可见性吗？

在参考的资料中均有提到，通过synchronized和Lock也能够保证可见性，synchronized和Lock能保证同一时刻只有一个线程获取锁然后执行同步代码，并且在释放锁之前会将对变量的修改刷新到主存当中，因此可以保证可见性。
但是我给子线程的flag=true；这一行加上synchronized同步代码块儿或者可重入锁，发现都未能实现可见性啊，可能是因为它只保证了修改flag立即同步到主存，却没能让主线程工作空间中的flag失效，也没有要求在使用flag之前必须从主存刷新吧。

最佳实践

由此例可以看出，volatile对于单纯的set/get场景是非常好用的