synchronized内存可见性理解

一、背景

最近在看<Java并发编程实战>这本书，看到共享变量的可见性，其中说到“加锁的含义不仅仅局限于互斥行为，还包括内存可见性”。

我对于内存可见性第一反应是volatile：被volatile修饰的变量能够保证每个线程能够获取该变量的最新值，从而避免出现数据脏读的现象。

原因是volatile修饰的共享变量进行写操作的时候会多出Lock前缀的指令，通过多处理器的缓存一致性协议,来保持变量的同步更新。

但是我却没明白“加锁”与“可见性”这句话表达的意思,仔细思考下确实是这样子的。

二、实践

public class NoSivibilityVariable {
    private static boolean isOver = false;
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                    while (!isOver);
                    System.out.println("thread ----- true");
            }
        });
        thread.start();
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
            isOver = true;
        System.out.println("main ----- true");
    }
}

执行上面这段代码,只会打印出“main ----- true”然后一直死循环阻塞。原因是当主线程把变量isOver修改为true,值的修改作用范围仅仅是当前线程内（主线程）而另外的线程是主内存的值，并没有读取主线程修改后的值,所以另一个线程和主内存的值都是失效的值。

如果要解决这个情况怎么办？

1.常见的做法就是把第二行 private static boolean isOver = false修改为 private static volatile boolean isOver = false就不会出现这种情况。

2.就像书中所说的通过加锁来解决。

package synchronized_word;

public class NoSivibilityVariable {
    private static boolean isOver = false;

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (NoSivibilityVariable.class) {
                    while (!isOver);
                    System.out.println("thread ----- true");
                }
            }
        });
        thread.start();
        
        
        try {
            Thread.sleep(500);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        synchronized (NoSivibilityVariable.class) {
            isOver = true;
        }
        System.out.println("main ----- true");
    }
}

2个线程中在对共享变量的读取或者写入都进行加锁处理,因为线程对应的都是同一把锁对象（该类对象）所以相互会排斥。但是就算这样子也不能说明内存可见性的。其实真正解决这个问题的是JMM关于Synchronized的两条规定： 

1、线程解锁前，必须把共享变量的最新值刷新到主内存中； 
2、线程加锁时，讲清空工作内存中共享变量的值，从而使用共享变量是需要从主内存中重新读取最新的值（加锁与解锁需要统一把锁） 

线程执行互斥锁代码的过程： 
1.获得互斥锁 
2.清空工作内存 
3.从主内存拷贝最新变量副本到工作内存 
4.执行代码块 
5.将更改后的共享变量的值刷新到主内存中 
6.释放互斥锁 

http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/jsr-133-faq.html#incorrectlySync

这里提到synchronized会保证对进入同一个监视器的线程保证可见性。比如线程 t1修改了变量，退出监视器之前，会把修改变量值v1刷新的主内存当中；当线程t2进入这个监视器时，如果有某个处理器缓存了变量v1，首先缓存失效，然后必须重主内存重新加载变量值v1（这点和volatile很像）。这里语义的解读只是说了对于同一个监视器，变量的可见性有一定的方式可寻，非同一个监视器就不保证了。

三、总结

synchronized具有内存可见性，为了确保所有线程能够看到共享变量的值是最新的，所有执行读操作或写操作的线程都必须在同一个锁上同步。