Java多线程修改变量的可见性问题

Question

运行以下Java代码：

public class Testjava6 {
private static boolean flag = false;
    static int i =0;
    public static void main(String[] args) {
       new Thread(() -> {
           try {
               Thread.sleep(1);
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           System.out.println("线程1  修改了flag  为  true");
           flag = true;
        }).start();

        while (!flag){
            i++;
        }
        System.out.println("循环了 "+i+"次");
        System.out.println(flag);
    }
}

运行结果：

当把线程休眠时间设置为10毫秒

public class Testjava6 {
private static boolean flag = false;
    static int i =0;
    public static void main(String[] args) {


       new Thread(() -> {
           try {
               Thread.sleep(10);
           } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
           }
           System.out.println("线程1  修改了flag  为  true");
           flag = true;
        }).start();

        while (!flag){
            i++;
        }
        System.out.println("循环了 "+i+"次");
        System.out.println(flag);
    }
}

运行结果 ： 出现了死循环

请解释为什么会出现死循环
可以从变量的内存可见性，JIT及时编译器等方向进行分析

Answer 1

在第一个例子中，将线程休眠时间设置为1毫秒，线程有足够的时间去修改 flag 变量的值。因此，主线程最终能够检测到 flag 变为 true，并跳出循环。

然而，在第二个例子中，将线程休眠时间增加到10毫秒。这可能导致了一种情况，即主线程在检测 flag 变量的值时，由于指令重排或优化等原因，可能不会重新从主内存中读取 flag 变量的最新值。相反，它可能仅仅在线程的工作内存中进行读取，而该工作内存中的值仍然是 false。因此，主线程将陷入无限循环，因为它无法检测到 flag 变为 true。

这是因为在多线程环境中，由于缓存和指令重排等原因，可能存在线程之间的数据不一致性。为了解决这个问题，可以使用同步机制，如 volatile 关键字或使用 synchronized 块，来确保变量的内存可见性和线程间的同步。

在这个例子中，可以将 flag 变量声明为 volatile，这样就能确保每次读取 flag 变量时，都从主内存中获取最新的值。修改代码如下：

public class Testjava6 {
    private static volatile boolean flag = false;
    static int i = 0;

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程1  修改了flag  为  true");
            flag = true;
        }).start();

        while (!flag) {
            i++;
        }
        System.out.println("循环了 " + i + "次");
        System.out.println(flag);
    }
}

通过将 flag 声明为 volatile，可以确保变量的内存可见性，从而避免出现死循环的情况。