java异步线程内存可见性实验

【README】

本文演示了内存可见性的场景，以及解决方法；

相关定义如下（转自java并发编程实战，一本好书，强烈推荐）：

内存可见性：一个线程修改了对象状态后，其他线程可以看到修改后的结果；
对象发布：使对象能够在当前作用域之外的代码中使用；
对象逸出：当某个不应该发布的对象被发布时；

【1】内存可见性问题例子

【1.1】测试用例

public class TestVisibility {public static void main(String[] args) {Robot robot = new Robot();new Thread(()->{try {// 睡眠模拟业务逻辑处理TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {}robot.init();}).start();System.out.println(robot.getAge());int count = 0;while(robot.getAge() == 0) {++count;}System.out.println("主线程【成功】读取子线程设置的age值");}
}
/*** @description 机器人* @author xiao tang* @date 2022/2/13*/
class Robot {int age = 0;public void init() {this.age = 10;}public int getAge() {return this.age;}
}

打印结果：

0

while进入了死循环

【1.2】分析

子线程睡眠一秒，使得主线程可以先从主存（内存）读取到age的值，并放入自己的缓存；

然后子线程再更新age的值并同步到主存；

由于主线程不从主存读取age，所以它使用的是age的失效值（脏数据）；

【2】解决方法

1）方法1，为 Robot.age 添加 volative 修饰符；以保证age的内存可见性；

2）方法2，为 getAge() 方法添加 synchronized 修饰符，以保证age的内存可见性；

3）方法3，while循环体，即++count下面添加一条打印语句，如下：

while(robot.getAge() == 0) {++count;System.out.println(count);}

为什么添加 System.out.println(count); 后就可以解决内存可见性问题了？

因为 pringln 内部是 synchronized 代码块来实现的；如下：

public void println(int x) {synchronized (this) {print(x);newLine();}}

即方法3与方法2的原理一样，借助 synchronized 能够保证内存可见性的原理；

【3】补充

1，对于睡眠语句， TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(1000); 我们可以测试出内存可见性效果；

但是，如果把 1000 换为 1 或 10， 500， ...... 会产生不同的效果，这就类似于不同业务逻辑有着不同的耗时；即内存可见性问题会因为不同的耗时而表现出不同的结果；

这就很麻烦了，因为如果业务逻辑真正存在可见性问题，但可能没有测试出来，但生产上又存在发生可能性；

我们唯一需要做的就是，在多线程编程时，保证内存可见性，安全的发布共享对象；

【3.1】 happers-before

以下内容转自：

关于Java内存可见性的探究实验遇到的意外和happens-before - 简书

happens-before字面翻译过来就是先行发生，A happens-before B 就是A先行发生于B？

不准确！在Java内存模型中，happens-before
应该翻译成：前一个操作的结果可以被后续的操作获取。讲白点就是前面一个操作把变量a赋值为1，那后面一个操作肯定能知道a已经变成了1。

我们再来看看为什么需要这几条规则？

因为我们现在电脑都是多CPU,并且都有缓存，导致多线程直接的可见性问题。

所以为了解决多线程的可见性问题，就搞出了happens-before原则，让线程之间遵守这些原则。编译器还会优化我们的语句，所以等于是给了编译器优化的约束。不能让它优化的不知道东南西北了！。

1）关于 happens-before,有以下8条规则：

单线程Happens-Before原则：在同一个线程中，书写在前面的操作happen-before后面的操作。
锁的Happens-Before原则：同一个锁的unlock操作happen-before此锁的lock操作。（本文中的 System.out.println中的 synchronized 就是java内置锁）
volatile的Happens-Before原则：对一个volatile变量的写操作happen-before对此变量的任意操作(当然也包括写操作了)。
Happens-Before的传递性原则：如果A操作 happen-before B操作，B操作happen-before C操作，那么A操作happen-before C操作。
线程启动的Happens-Before原则：同一个线程的start方法happen-before此线程的其它方法。
线程中断的Happens-Before原则：对线程interrupt方法的调用happen-before被中断线程的检测到中断发送的代码。
线程终结的Happens-Before原则：线程中的所有操作都happen-before线程的终止检测。
对象创建的Happens-Before原则：一个对象的初始化完成先于他的finalize方法调用。