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：

    在执行上面代码的可能结果如下：



    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()    {        aload_0                 dup                     getfield        iconst_1                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7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005、007和008行语句。在005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007行的iadd也不难猜测是将这个得到的n值加1.在008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1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1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。

    在了解了Java的内存模型后，就不难理解为什么n++也不是原子操作了。它必须经过一个拷贝、加1和覆盖的过程。这个过程和在MyThread类中模拟的过程类似。大家可以想象，如果在执行到getfield时，thread1由于某种原因被中断，那么就会发生和MyThread类的执行结果类似的情况。要想彻底解决这个问题，就必须使用某种方法对n进行同步，也就是在同一时间只能有一个线程操作n，这也称为对n的原子操作。