【Java并发编程】之十八：第五篇中volatile意外问题的正确分析解答（含代码）

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在《Java并发编程学习笔记之五：volatile变量修饰符—意料之外的问题》一文中遗留了一个问题，就是volatile只修饰了missedIt变量，而没修饰value变量，但是在线程读取value的值的时候，也读到的是最新的数据。但是在网上查了很多资料都无果，看来很多人对volatile的规则并不是太清晰，或者说只停留在很表面的层次，一知半解。

这两天看《深入Java虚拟机——JVM高级特性与最佳实践》第12章：Java内存模型与线程，并在网上查阅了Java内存模型相关资料，学到了不少东西，尤其在看这篇文章的volatile部分的讲解之后，算是确定了问题出现的原因。

首先明确一点：假如有两个线程分别读写volatile变量时，线程A写入了某volatile变量，线程B在读取该volatile变量时，便能看到线程A对该volatile变量的写入操作，关键在这里，它不仅会看到对该volatile变量的写入操作，A线程在写volatile变量之前所有可见的共享变量，在B线程读同一个volatile变量后，都将立即变得对B线程可见。

回过头来看文章中出现的问题，由于程序中volatile变量missedIt的写入操作在value变量写入操作之后，而且根据volatile规则，又不能重排序，因此，在线程B读取由线程A改变后的missedIt之后，它之前的value变量在线程A的改变也对线程B变得可见了。

我们颠倒一下value=50和missedIt=true这两行代码试下，即missedIt=true在前，value=50在后，这样便会得到我们想要的结果：value值的改变不会被看到。

这应该是JDK1.2之后对volatile规则做了一些修订的结果。

修改后的代码如下：

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public class Volatile extends Object implements Runnable {

//value变量没有被标记为volatile

private int value;

//missedIt变量被标记为volatile

private volatile boolean missedIt;

//creationTime不需要声明为volatile，因为代码执行中它没有发生变化

private long creationTime;



public Volatile() {

value = 10;

missedIt = false;

//获取当前时间，亦即调用Volatile构造函数时的时间

creationTime = System.currentTimeMillis();

}



public void run() {

print("entering run()");



//循环检查value的值是否不同

while ( value < 20 ) {

//如果missedIt的值被修改为true，则通过break退出循环

if ( missedIt ) {

//进入同步代码块前，将value的值赋给currValue

int currValue = value;

//在一个任意对象上执行同步语句，目的是为了让该线程在进入和离开同步代码块时，

//将该线程中的所有变量的私有拷贝与共享内存中的原始值进行比较，

//从而发现没有用volatile标记的变量所发生的变化

Object lock = new Object();

synchronized ( lock ) {

//不做任何事

}

//离开同步代码块后，将此时value的值赋给valueAfterSync

int valueAfterSync = value;

print("in run() - see value=" + currValue +", but rumor has it that it changed!");

print("in run() - valueAfterSync=" + valueAfterSync);

break;

}

}

print("leaving run()");

}



public void workMethod() throws InterruptedException {

print("entering workMethod()");

print("in workMethod() - about to sleep for 2 seconds");

Thread.sleep(2000);

//仅在此改变value的值

missedIt = true;

// value = 50;

print("in workMethod() - just set value=" + value);

print("in workMethod() - about to sleep for 5 seconds");

Thread.sleep(5000);

//仅在此改变missedIt的值

// missedIt = true;

value = 50;

print("in workMethod() - just set missedIt=" + missedIt);

print("in workMethod() - about to sleep for 3 seconds");

Thread.sleep(3000);

print("leaving workMethod()");

}



/*

*该方法的功能是在要打印的msg信息前打印出程序执行到此所化去的时间，以及打印msg的代码所在的线程

*/

private void print(String msg) {

//使用java.text包的功能，可以简化这个方法，但是这里没有利用这一点

long interval = System.currentTimeMillis() - creationTime;

String tmpStr = " " + ( interval / 1000.0 ) + "000";

int pos = tmpStr.indexOf(".");

String secStr = tmpStr.substring(pos - 2, pos + 4);

String nameStr = " " + Thread.currentThread().getName();

nameStr = nameStr.substring(nameStr.length() - 8, nameStr.length());

System.out.println(secStr + " " + nameStr + ": " + msg);

}



public static void main(String[] args) {

try {

//通过该构造函数可以获取实时时钟的当前时间

Volatile vol = new Volatile();



//稍停100ms，以让实时时钟稍稍超前获取时间，使print（）中创建的消息打印的时间值大于0

Thread.sleep(100);



Thread t = new Thread(vol);

t.start();



//休眠100ms，让刚刚启动的线程有时间运行

Thread.sleep(100);

//workMethod方法在main线程中运行

vol.workMethod();

} catch ( InterruptedException x ) {

System.err.println("one of the sleeps was interrupted");

}

}

}

执行结果如下：



很明显，这其实并不符合使用volatile的第二个条件：该变量要没有包含在具有其他变量的不变式中。因此，在这里使用volatile是不安全的。

附上一篇讲述volatile关键字正确使用的很好的文章：http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-jtp06197.html