0

0

Java并发编程之volatile与JMM多线程内存模型实例分析

王林

王林

发布时间:2023-05-27 08:58:48

|

1211人浏览过

|

来源于亿速云

转载

一、通过程序看现象

在开始为大家讲解java 多线程缓存模型之前,我们先看下面的这一段代码。这段代码的逻辑很简单:主线程启动了两个子线程,一个线程1、一个线程2。线程1先执行,sleep睡眠2秒钟之后线程2执行。两个线程使用到了一个共享变量shareflag,初始值为false。如果shareflag一直等于false,线程1将一直处于死循环状态,所以我们在线程2中将shareflag设置为true

public class VolatileTest {
  public static boolean shareFlag = false;
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    new Thread(() -> {
      System.out.print("开始执行线程1 =>");
      while (!shareFlag){  //shareFlag = false则一直死循环
        //System.out.println("shareFlag=" + shareFlag);
      }
      System.out.print("线程1执行完成 =>");
    }).start();
    Thread.sleep(2000);
    new Thread(() -> {
      System.out.print("开始执行线程2 =>");
      shareFlag = true;
      System.out.print("线程2执行完成 =>");
    }).start();
  }
}

如果你没有学过JMM线程模型,可能你看完上面的代码,希望得到的输出结果是下面这样的:

开始执行线程1 =>开始执行线程2 =>线程2执行完成 =>线程1执行完成=>

如下图所示,正常人理解这段代码,首先执行线程1进入循环,线程2修改shareFlag=true,线程1跳出循环。所以跳出循环的线程1会打印"线程1执行完成=>",但是经过笔者实验,**"线程1执行完成=>"不会被打印,线程1也没有跳出死循环**,这是为什么呢?

Java并发编程之volatile与JMM多线程内存模型实例分析

二、为什么会产生这种现象(JMM模型)?

要解释上面提到的问题,我们就需要学习JMM(Java Memory Model)Java 内存模型,笔者觉得叫做Java多线程内存模型更准确一些。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

Java并发编程之volatile与JMM多线程内存模型实例分析

  • 首先,在JMM中每个线程有自己的工作内存,在程序启动的时候,线程将共享变量加载(read&load)到自己的工作内存中,加载到线程工作内存中的内存变量是主内存中共享变量的副本。也就是说此时shareFlag在内存中有三个副本,值都等于false。

  • 当线程2执行shareFlag=true的时候将其工作内存副本修改为shareFlag=true,同时将副本的值同步写回(store&write)到主内存中。

  • 但是线程1的工作内存中的shareFlag=false没有发生变化,所以线程1一直处于死循环之中

三、MESI 缓存一致性协议

线程2对共享变量的修改不会被线程1感知,这符合上文的实验结果和JMM模型。那怎么样才能让线程1感知到共享变量的值发生了变化呢?其实也很简单,给shareFlag共享变量加上volatile关键字就可以了。

public volatile static boolean shareFlag = false;

其底层原理是这样的,加上volatile关键字提示JMM遵循MESI 缓存一致性协议,该协议包含如下的缓存使用规范(看不懂可以不看,下文会用简单的语言及例子描述一下)。

AI小聚
AI小聚

一站式多功能AIGC创作平台,支持AI绘画、AI视频、AI聊天、AI音乐

下载
  1. Modified:代表当前Cache行的数据是修改过的(Dirty),并且只在当前CPU的Cache中是修改过的;此时该Cache行的数据与其他Cache中的数据不同,与内存中该行的数据也不同。

  2. Exclusive:代表当前Cache行的数据是有效数据,其他CPU的Cache中没有这行数据;并且当前Cache行数据与内存中的数据相同。

  3. Shared:代表多个CPU的Cache中都会缓存有这行数据,并且Cache中的数据与内存中的数据一致;

  4. Invalid:表示当前Cache行中的数据无效;

Java并发编程之volatile与JMM多线程内存模型实例分析

上文中的缓存使用规范可能过于复杂,简单的说就是

  • 当线程2修改shareFlag的时候(参考Modify),告知bus总线我修改了共享变量shareFlag,

  • 线程1对Bus总线进行监听,当它获知共享变量shareFlag发生了修改就会将自己工作内存中的shareFlag副本删除使其失效。

  • 当线程1再次需要使用到shareFlag的时候,发现工作内存中没有shareFlag变量副本,就会重新从主内存中加载(read&load)

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

WorkBuddy
WorkBuddy

腾讯云推出的AI原生桌面智能体工作台

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
c++中volatile关键字的作用
c++中volatile关键字的作用

本专题整合了c++中volatile关键字的相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

75

2025.10.23

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

765

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

377

2025.12.24

java多线程相关教程合集
java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

32

2026.01.21

C++多线程相关合集
C++多线程相关合集

本专题整合了C++多线程相关教程,阅读专题下面的的文章了解更多详细内容。

29

2026.01.21

C# 多线程与异步编程
C# 多线程与异步编程

本专题深入讲解 C# 中多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括线程池管理、Task 类的使用、async/await 异步编程模式、并发控制与线程同步、死锁与竞态条件的解决方案。通过实际项目,帮助开发者掌握 如何在 C# 中构建高并发、低延迟的异步系统,提升应用性能和响应速度。

103

2026.02.06

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

377

2025.12.24

java多线程相关教程合集
java多线程相关教程合集

本专题整合了java多线程相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

32

2026.01.21

C# ASP.NET Core微服务架构与API网关实践
C# ASP.NET Core微服务架构与API网关实践

本专题围绕 C# 在现代后端架构中的微服务实践展开,系统讲解基于 ASP.NET Core 构建可扩展服务体系的核心方法。内容涵盖服务拆分策略、RESTful API 设计、服务间通信、API 网关统一入口管理以及服务治理机制。通过真实项目案例,帮助开发者掌握构建高可用微服务系统的关键技术,提高系统的可扩展性与维护效率。

76

2026.03.11

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 4.4万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 11.2万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 81.3万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号