多執行緒 - 關於Java記憶體可見性的問題

Question

請看以下程式碼

public class TestVolatile {
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ThreadDemo td = new ThreadDemo();
        new Thread(td).start();
        
        Thread.sleep(1);
        while(true){
            if(td.isFlag()){
                System.out.println("------------------");
                break;
            }
        }
        
    }

}

class ThreadDemo implements Runnable {

    private boolean flag = false;

    @Override
    public void run() {
        
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
        }

        flag = true;
        
        System.out.println("flag=" + isFlag());

    }

    public boolean isFlag() {
        return flag;
    }

    public void setFlag(boolean flag) {
        this.flag = flag;
    }

}

把Thread.sleep(1)換成Thread.sleep(1000)就能取得flag修改後的值，即td .isFlag()傳回true。
雖然看了Java記憶體模型的概念，但我不知道該如何解釋這段程式碼，誰能解釋一下？

相關問題： Java多執行緒的工作記憶體是什麼？

Answer 1

你得先說說你的預期效果是啥？問問題想問清楚

Answer 2

這個期待是沒有規範支撐的。程式碼中沒有做任何能保證 "子執行緒寫 happen-before 主執行緒讀" 的事情。

sleep(1000)後看到修改只是巧合，一個JVM如果在更久後才讓主線程看到，甚至永遠不讓主線程看到都不違反規範。

Answer 3

你的程式應該是想測試 volatile 关键字的功能。但是 “把 Thread.sleep(1) 换成 Thread.sleep(1000) 就能获得预期效果” 这样做理解上是不对的。
首先，程序中总共有两个线程，主线程（暂称 线程M）和 new Thread(td) （暫稱 線程T）。

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當寫 Thread.sleep(1) 的时候，线程M 在 1ms 之后，便开始在 while(true) 循环中检查 td.isFlag() 的值，但是因為記憶體可見性的關係，線程M 並不能及時讀取 線程T 中 flag 的值，所以此時導致了死循環；

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當寫Thread.sleep(1000) 的時候，M 在1000ms 之後，開始在while(true) 循環中檢查td.isFlag() code> 的值；但是T 在200ms 的時候，便將Thread.sleep(1000) 的时候，M 在 1000ms 之后，开始在 while(true) 循环中检查 td.isFlag() 的值；但是 T 在 200ms 的时候，便将 flag 的值设为 true 了，所以，M 在 1000ms 之后检测 td.isFlag() 的值肯定是返回 true 的，那么第一次判断便会返回 true，产生输出并跳出 while(true)flag

的值設為true 了，所以，M 在1000ms 之後檢測td.isFlag()的值肯定是回傳true 的，那麼第一次判斷便會回傳true，產生輸出並跳出while(true) 迴圈。

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為了讓 執行緒M 及時讀取到 執行緒T 中 flag 的值，需要將 flagvolatile 使用

關鍵字進行修飾：

private volatile boolean flag = false;

那麼每次對 flagvolatile 的修改，其他線程都立刻可見。關於 的使用，可以參考我的部落格：Java 多執行緒（6）：volatile 關鍵字的使用🎜

Answer 4

可以參考以下三個程式碼：
其中第一個和你的情況一樣，由於多執行緒的可見性問題，可能導致無限循環下去。
第二個是使用synchronized解決此問題，大多數工作場景用這個好synchronized解决此问题，大多数工作场景用这个好
第三个是使用volatile第三個是使用volatile解決，但這個關鍵字只保證可見性，在實際場景中限制比較大，得慎用

public class StopThread {
    
    private static boolean stopRequested;
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                @SuppressWarnings("unused")
                int i = 0;
                while(!stopRequested) {
//                    System.out.println("加上这一句程序就可以终止，否则无限循环下去");
                    i++;
                }
            }
        });
        
        backgroundThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        stopRequested = true;
    }
}

public class StopThread2 {
    
    private static boolean stopRequested;
    
    public static synchronized boolean getStopRequested() {
        return stopRequested;
    }
    
    public static synchronized void requestStop() {
        stopRequested = true;
    }
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                @SuppressWarnings("unused")
                int i = 0;
                while(!getStopRequested()/* stopRequested */) {
                    i++;
                }
            }
        });
        
        backgroundThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        requestStop();/* stopRequested = true; */
    }
}

public class StopThread3 {
    
    private static volatile boolean stopRequested;
    
    
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread backgroundThread = new Thread(new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                @SuppressWarnings("unused")
                int i = 0;
                while(stopRequested) {
                    i++;
                }
            }
        });
        
        backgroundThread.start();
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        stopRequested = true;
    }
}