Java多线程初学者指南（9）：为什么要进行数据同步
Java中的变量分为两类 局部变量和类变量 局部变量是指在方法内定义的变量 如在run方法中定义的变量 对于这些变量来说 并不存在线程之间共享的问题 因此 它们不需要进行数据同步 类变量是在类中定义的变量 作用域是整个类 这类变量可以被多个线程共享 因此 我们需要对这类变量进行数据同步
数据同步就是指在同一时间 只能由一个线程来访问被同步的类变量 当前线程访问完这些变量后 其他线程才能继续访问 这里说的访问是指有写操作的访问 如果所有访问类变量的线程都是读操作 一般是不需要数据同步的
那么如果不对共享的类变量进行数据同步 会发生什么情况呢？让我们先看看下面的代码会发生什么样的事情
package test;public class MyThread extends Thread{ public static int n = ; public void run() { int m = n; yield(); m++; n = m; } public static void main(String[] args) throws Exception { MyThread myThread = new MyThread (); Thread threads[] = new Thread[ ]; for (int i = ; i < threads length; i++) threads[i] = new Thread(myThread); for (int i = ; i < threads length; i++) threads[i] start(); for (int i = ; i < threads length; i++) threads[i] join(); System out println( n = + MyThread n); }}
在执行上面代码的可能结果如下
n =
看到这个结果 可能很多读者会感到奇怪 这个程序明明是启动了 个线程 然后每个线程将静态变量n加 最后使用join方法使这 个线程都运行完后 再输出这个n值 按正常来讲 结果应该是n = 可偏偏结果小于
其实产生这种结果的罪魁祸首就是我们经常提到的 脏数据 而run方法中的yield（）语句就是产生 脏数据 的始作俑者（不加yield语句也可能会产生 脏数据 但不会这么明显 只有将 改成更大的数 才会经常产生 脏数据 在本例中调用yield就是为了放大 脏数据 的效果） yield方法的作用是使线程暂停 也就是使调用yield方法的线程暂时放弃CPU资源 使CPU有机会来执行其他的线程 为了说明这个程序如何产生 脏数据 我们假设只创建了两个线程 thread 和thread 由于先调用了thread 的start方法 因此 thread 的run方法一般会先运行 当thread 的run方法运行到第一行（int m = n ）时 将n的值赋给m 当执行到第二行的yield方法后 thread 就会暂时停止执行 而当thread 暂停时 thread 获得了CPU资源后开始运行（之前thread 一直处于就绪状态） 当thread 执行到第一行（int m = n ）时 由于thread 在执行到yield时n仍然是 因此 thread 中的m获得的值也是 这样就造成了thread 和thread 的m获得的都是 在它们执行完yield方法后 都是从 开始加 因此 无论谁先执行完 最后n的值都是 只是这个n被thread 和thread 各赋了一遍值 这个过程如下图如示
也许有人会问 如果只有n++ 会产生 脏数据 吗？答案是肯定的 那么n++只是一条语句 又如何在执行过程中将CPU交给其他的线程呢？其实这只是表面现象 n++在被Java编译器编译成中间语言（也叫做字节码）后 并不是一条语言 让我们看看下面的Java代码将会被编译成什么样的Java中间语言
Java源代码
public void run(){ n++;}
被编译后的中间语言代码
public void run() { aload_ dup getfield iconst_ iadd putfield return }
大家可以看到在run方法中只有n++一条语句 而在编译后 却有 条中间语言语句 我们并不需要知道这些语句的功能是什么 只看一下第 和 行语句 在 行是getfield 根据它的英文含义可知是要得到某个值 因为这里只有一个n 所以毫无疑问 是要得到n的值 而在 行的iadd也不难猜测是将这个得到的n值加 在 行的putfield的含义我想大家可能已经猜出来了 它负责将这个加 后的n再更新回类变量n 说到这 可能大家还有一个疑惑 执行n++时直接将n加 不就行了 为什么要如此费周折 其实这里涉及到一个Java内存模型的问题
Java的内存模型分为主存储区和工作存储区 主存储区保存了Java中所有的实例 也就是说 在我们使用new来建立一个对象后 这个对象及它内部的方法 变量等都保存在这一区域 在MyThread类中的n就保存在这个区域 主存储区可以被所有线程共享 而工作存储区就是我们前面所讲的线程栈 在这个区域里保存了在run方法以及run方法所调用的方法中定义的变量 也就是方法变量 在线程要修改主存储区中的变量时 并不是直接修改这些变量 而是将它们先复制到当前线程的工作存储区 在修改完后 再将这个变量值覆盖主存储区的相应的变量值
lishixinzhi/Article/program/Java/gj/201311/27623
