JAVA多线程实现的三种方式：

二、内存可见性

3、导致共享变量在线程间不可见的原因

导致共享变量在线程间不可见的原因主要有指令重排序与线程交错执行；

1.编译器优化的重排序（编译器优化）

2.指令级并行重排序（处理器优化）

3.内存系统的重排序（处理器优化）

例如：

 

上面三种情况，只要重排序两个操作的执行顺序，程序的执行结果将会被改变。所以，编译器和处理器在重排序时，会遵守数据依赖性，编译器和处理器不会改变存在数据依赖关系的两个操作的执行顺序。也就是说：在单线程环境下，指令执行的最终效果应当与其在顺序执行下的效果一致，否则这种优化便会失去意义。这句话有个专业术语叫做as-if-serial semantics (as-if-serial语义)

 ·as-if-serial语义：无论怎样重排序，程序实际执行的结果应该与代码书写顺序执行的结果一致 （ Java编译器、运行时和处理器都会保证Java在单线程下遵循as-if-serial语义 ）

例如：

在单线程中，第一行与第二行代码可以重排序，但第三行依赖于前两行，所以不能重排序，否则就会造成执行结果错误。重排序不会给单线程带来内存可见性问题，但在多线程中程序交错执行，重排序可能会造成内存可见性问题。

下面我们利用一个例子来分析指令重排序与线程交叉执行对内存可见性的影响：

3、重排序对多线程的影响

class ReorderExample {
	int a = 0;
	boolean flag = false;
 
	public void writer() {
		a = 1;          // 1
		flag = true;    // 2
	}
 
	public void reader() {
		if (flag) {            // 3
			int i = a * a; // 4
		}
	}
}

 

 

从上述两幅图中也可以发现线程交叉执行也是造成内存不可见的原因之一，如操作1和2是原子操作，且操作3和4是原子操作，那么程序会在启动线程A时，执行完线程A（操作1和操作2），才会执行线程B，并且在单线程中，重排序必须满足是as-if-serial语义，是不会改变执行结果的，这样就可以防止内存不可见。所以解决内存不可见的根本就是保持操作原子性。保证原子性的方法：synchronized关键字、ReentrantLock可传入锁对象、AtomicInterger对象。

总结，导致共享变量在线程间不可见的原因 ：

1.线程的交叉执行（解决方案：保证原子性 ，例如使用synchronized关键字）

 2.重排序结合线程交叉执行（ 原子性 ）

3.共享变量更新后的值没有在工作内存与主内存间及时更新（ 可见性 ）

    需要注意的是，一般在Java运行过程中，执行引擎会尽量揣摩用户的意图，所以很多时候都会看到正确的结果，但是哪怕只有一次不可预期的结果出现影响也是非常大的，所以，在需要内存可见性的时候，我们一定要保证线程的安全。

4、java实现线程共享变量的可见性（在语言层面）

package testThread;
 
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 
public class VolatileDemo {
 
	//private Lock lock = new ReentrantLock();
	private volatile int number = 0;
	
	public int getNumber(){
		return this.number;
	}
	
	public  void increase(){
		/*try {
			Thread.sleep(100);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}*/
		this.number++;
		/*lock.lock();
		try {
			this.number++;//锁内执行程序可能会发生异常，为了保证锁能够释放，所以写在finally中；
		} finally {
			lock.unlock();
		}*/
	}
	
	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		final VolatileDemo volDemo = new VolatileDemo();
		for(int i = 0 ; i < 500 ; i++){
			new Thread(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					volDemo.increase();
				}
			}).start();
		}
		
		//如果还有子线程在运行，主线程就让出CPU资源，
		//直到所有的子线程都运行完了，主线程再继续往下执行
		while(Thread.activeCount() > 1){
			Thread.yield();
		}
		
		System.out.println("number : " + volDemo.getNumber());
	}
 
}