多线程中共享对象的可见性

在阅读《java并发编程实战》的第三章的时候，看到书中的一个例子，随在Eclipse中执行看看效果。示例代码如下：

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;
	}
}

书中的解释是，这个程序的执行结果除了打印出42以外，还有两外另种情况：一时无限循环下去，二是打印出0来。其中打印42很好理解，因为，在启动ReaderThread线程以后，如果还没有设置ready为true，那么ReaderThread会一直循环，直到读取ready的值为true，然后打印出结果42来。

无限循环这个结果，通过代码来测试是很难观察到的，但是通过书中的分析，这种情况是存在的。这个示例中的number和ready，会被两个线程访问，其一是运行该程序的main线程，其二是ReaderThread线程，所以这两个变量可以称之为共享变量，由于java虚拟机自己的缓存机制，在缺少同步的情况下，会将number和ready的数值缓存在寄存器中，这就会导致ReaderThread线程在某些情况下读取不到最新的值，这样即使在main方法中将ready设置为true了，但是ReaderThread线程读取的ready值仍然为false，这样就会导致一直循环下去。

上面的这个示例很难观察到这种情况，所以我对其进行了改造，可以看到另外一种与我们预期不相符的情况：

public class NoVisibility {
	private static boolean ready;
	private static int number;
	
	private static class ReaderThread extends Thread {
		public void run() {
			while(!ready) {
				System.out.println(System.currentTimeMillis());
				Thread.yield();
			}
			
			System.out.println(number);
		}
	}
	
	public static void main(String[] args) {
		for(int i=0;i < 100;i++)
			new ReaderThread().start();
		
		number = 42;
		ready = true;
	}
}

  对示例代码做了两处改动，第一，在ReaderThread线程的while循环中打印当前时间，第二，在main方法中增加了一个循环，创建了100个ReaderThread线程并启动线程。然后我们看看运行结果：（这里只列出了部分结果）

...
1354960834108
42
1354960834108
1354960834108
42
1354960834108
42
1354960834108
1354960834108
1354960834108
1354960834108
42
42
...

从打印的结果来看，就会发现问题，为什么在某些线程打印了42以后，有些线程仍然在打印时间?

如果某个线程打印出了42，说明main方法已经执行完毕，即变量ready的值已经设置为true了，那么这以后其它的线程打印的结果应该都是42了，但这里的结果是有些线程读取的ready值仍然为false，这就说明了java虚拟机会对线程中使用到的变量进行缓存，所以就出问题了。

java虚拟机缓存变量，是出于性能的考虑，并且在单线程程序中，或者不存在共享变量的多线程程序中，这都不会出现问题。但是，在有共享变量的多线程程序中，就会发生问题，这里就涉及到共享对象的可见性了，也就是在没有使用同步机制的情况下，一个线程对某个共享对象的修改，并不会立即被其它的线程读取到。上面的代码之所以会出问题，就是因为ReaderThread线程，没有读取到main线程对ready变量修改后的值。要解决上述问题，可以通过在main方法和ReaderThread线程中的run方法中，给访问number和ready值的代码块中加锁来解决。

另外一种结果打印出0来，这个暂时还不是很明白，书中的解释是java虚拟机的内存模型允许编译器对操作顺序进行重排序，并将数值缓存在寄存器中，这样可能在读取到ready修改后的值后，却仍然读取了number的旧值，从而打印出了int的默认值0来。

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