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
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;
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");
}
}
}
按照以上的理论来分析,由于 value 变量不是 volatile 的,因此它在 main 线程中的改变不会被 Thread-0 线程(在 main 线程中新开启的线程)马上看到,因此 Thread-0 线程中的 while 循环不会直接退出,它会继续判断 missedIt 的值,由于 missedIt 是 volatile 的,当 main 线程中改变了 missedIt 时,Thread-0 线程会立即看到该变化,那么 if 语句中的代码便得到了执行的机会,由于此时 Thread-0 依然没有看到 value 值的变化,因此,currValue 的值为 10,继续向下执行,进入同步代码块,因为进入前后要将该线程内的变量值与共享内存中的原始值对比,进行校准,因此离开同步代码块后,Thread-0 便会察觉到 value 的值变为了 50,那么后面的 valueAfterSync 的值便为 50,最后从 break 跳出循环,结束 Thread-0 线程。
意料之外的问题
但实际的执行结果如下:
从结果中可以看出,Thread-0 线程并没有进入 while 循环,说明 Thread-0 线程在 value 的值发生变化后,missedIt 的值发生变化前,便察觉到了 value 值的变化,从而退出了 while 循环。这与理论上的分析不符,我便尝试注释掉 value 值发生改变与 missedIt 值发生改变之间的线程休眠代码 Thread.sleep(5000),以确保Thread-0 线程在 missedIt 的值发生改变前,没有时间察觉到 value 值的变化。但执行的结果与上面大同小异(可能有一两行顺序不同,但依然不会打印出 if 语句中的输出信息)。
问题分析
在 JDK1.7~JDK1.3 之间的版本上输出结果与上面基本大同小异,只有在 JDK1.2 上才得到了预期的结果,即Thread-0 线程中的 while 循环是从 if 语句中退出的,这说明 Thread-0 线程没有及时察觉到 value 值的变化。
在《Volatile 关键字(上)》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。
下面讲解问题出现的原因。
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。