Java并发编程之volatile、synchronized、yield、join

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volatile关键字

  从两点理解：

多线程可见。

禁止指令重排序。

  重点对多线程可见这个属性做分析，字面意思即线程修改共享变量后，其他线程也能够获取到该共享变量修改后的值。但是要注意一点，这里隐含了一个条件“修改变量过程是否保证原子性”。

  通过以下代码分析：

public class Test {

public volatile int inc = 0;

public void increase(){
inc++;
}

public static void main(String[] args){

final Test test = new Test();
List<Thread> list = new ArrayList<Thread>();

for (int i=0;i<3;i++){
Thread thread = new Thread(){
public void run(){
for (int j=0;j<1000;j++){
test.increase();
}
}
};
thread.start();
list.add(thread);
}

for (Thread thread : list){
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

System.out.println(test.inc);
}
}

  预期上述代码输出结果应该是3000，来看看实际运行结果：

第一次运行结果：
2798
第二次运行结果：
2794
第三次运行结果：
2847
第四次运行结果：
3000
第五次运行结果：
2985

  每次运行结果都不一样，且都小于3000，已经在inc前加了volatile，线程获取到的inc值应该是最新的值，为什么还是不对？似乎忘了上面说的隐含条件“满足原子性”？inc++运算过程为：1、读取inc值；2、执行加1操作；3、写入内存。可见这个运算不是原子性的，线程可能读取的inc值是执行加1操作前的值，固每次运算结果都小于3000。

  如何保证inc++操作具备原子性呢？利用同步代码块，在increase方法上添加synchronized，保证多线程对Test对象操作时，每一时刻只有一个线程能够执行increase方法，这样就保证了inc++的原子性：

public class Test {

public int inc = 0;

public synchronized void increase(){
inc++;
}

public static void main(String[] args){

final Test test = new Test();
List<Thread> list = new ArrayList<Thread>();

for (int i=0;i<3;i++){
Thread thread = new Thread(){
public void run(){
for (int j=0;j<1000;j++){
test.increase();
}
}
};
thread.start();
list.add(thread);
}

for (Thread thread : list){
try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}

System.out.println(test.inc);
}
}

  下面来看看效果，符合预期：

第一次运行结果：
3000
第二次运行结果：
3000
第三次运行结果：
3000
第四次运行结果：
3000
第五次运行结果：
3000

volatile使用场景

volatile关键字不保证原子性；

对变量写操作不依赖当前值；

该变量没有包含在具有其他变量的不变式中。

  其实，直白一点说就是volatile变量独立于程序状态、变量状态。其使用场景比如状态标记（线程执行状态）等。

synchronized关键字

  被synchronized修饰的代码块在并发操作时只能被一个线程获取。这里会存在一个误区，通过下面例子说明：

public class SYNTest {

public int inc = 0;

public synchronized void increase(){
inc++;
}

public static void main(String[] args){

for (int i=0;i<3;i++){
final Test test = new Test();
Thread thread = new Thread(){
public void run(){
for (int j=0;j<1000;j++){
test.increase();
}
}
};
thread.start();

try {
thread.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

System.out.println(test.inc);
}

}
}

  这里对increase方法添加synchronized修饰，想着上述结果最终应该会输出3000，而实际结果：

1000
1000
1000

  仔细看能够看出端倪，这并不是并发操作，而是多线程对多个对象操作。并发操作可以理解为“一群运动员抢一个排球”，上述操作是“一群运动员每人一个排球，自己玩自己的”。所以正确使用synchronized关键字得注意场景，不是说对一个java类中的代码块添加修饰，这个代码块就同步了，如果存在多个对象，同步也是白搭。

yield与join

  yield与join均为Thread的成员方法，如下图所示：





  yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所有执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行，所以yield()方法只能使同优先级的线程有执行的机会。

引用

1、java API文档

2、Java线程中yield与join方法的区别

3、Java并发编程：volatile关键字解析