关于Java内存可见性的问题

Question

请看以下代码

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)换成Thread.sleep(1000)就能获取flag修改后的值，即td.isFlag()返回true。
虽然看了Java内存模型的概念，但我不知道如何解释这段代码，谁能解释一下？

相关问题： Java多线程的工作内存是什么？

Answer 1

你得先说说你的预期效果是啥？问问题要问清楚啊

Answer 2

这个期待是没有规范支撑的。代码中没有做任何能保证 "子线程写 happen-before 主线程读" 的事情。

sleep(1000)后看到修改只是巧合，一个JVM如果在更久后才让主线程看到，甚至永远不让主线程看到都不违反规范。

Answer 3

你的程序应该是想测试 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) （暂称 线程T）。

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当写 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，但是因为内存可见性的关系，线程M 并不能及时读取 线程T 中 flag 的值，所以此时导致了死循环；

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当写 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) 循环。

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为了让 线程M 及时读取到 线程T 中 flag 的值，需要将 flag 使用 volatile 关键字进行修饰：

private volatile boolean flag = false;

那么每次对 flag 的修改，其他线程都立马可见。关于 volatile 的使用，可以参考我的博客：Java 多线程（6）：volatile 关键字的使用

Answer 4

可以参考如下三个代码：
其中第一个和你的情况一样，由于多线程的可见性问题，可能导致无限循环下去。
第二个是使用synchronized解决此问题，大多数工作场景用这个好
第三个是使用volatile解决，但这个关键字只保证可见性，在实际场景中局限性比较大，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;
    }
}