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Java内存模型同步: how to induce data visibility bug?

coder 2024-03-05 原文

“Java 并发实践”给出了以下不安全类的示例,由于 java 内存模型的性质,它可能会永远运行或打印 0。

这个类试图证明的问题是这里的变量不是在线程之间“共享”的。因此,线程看到的值可能与另一个线程不同,因为它们不是 volatile 或同步的。同样由于 JVM 允许的语句重新排序,ready=true 可能设置在 number=42 之前。

对我来说,这个类使用 JVM 1.6 总是能正常工作。关于如何让此类执行错误行为(即打印 0 或永远运行)的任何想法?

public class NoVisibility {
    private static boolean ready;
    private static int number;

    private static class ReaderThread extends Thread {
        public void run() {
            while (!ready)
                Thread.yield();
            System.out.println(number);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new ReaderThread().start();
        number = 42;
        ready = true;
    }
}

最佳答案

您遇到的问题是您没有等待足够长的时间来优化代码和缓存值。

当 x86_64 系统上的线程第一次读取一个值时,它会获得一个线程安全的副本。它只是后来的变化它可能看不到。在其他 CPU 上可能不是这种情况。

如果您尝试这样做,您会发现每个线程都卡在其本地值上。

public class RequiresVolatileMain {
    static volatile boolean value;

    public static void main(String... args) {
        new Thread(new MyRunnable(true), "Sets true").start();
        new Thread(new MyRunnable(false), "Sets false").start();
    }

    private static class MyRunnable implements Runnable {
        private final boolean target;

        private MyRunnable(boolean target) {
            this.target = target;
        }

        @Override
        public void run() {
            int count = 0;
            boolean logged = false;
            while (true) {
                if (value != target) {
                    value = target;
                    count = 0;
                    if (!logged)
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": reset value=" + value);
                } else if (++count % 1000000000 == 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": value=" + value + " target=" + target);
                    logged = true;
                }
            }
        }
    }
}

打印以下显示其翻转值的内容,但卡住了。

Sets true: reset value=true
Sets false: reset value=false
...
Sets true: reset value=true
Sets false: reset value=false
Sets true: value=false target=true
Sets false: value=true target=false
....
Sets true: value=false target=true
Sets false: value=true target=false

如果我添加-XX:+PrintCompilation,这个切换会在你看到的时候发生

1705    1 % RequiresVolatileMain$MyRunnable::run @ -2 (129 bytes)   made not entrant
1705    2 % RequiresVolatileMain$MyRunnable::run @ 4 (129 bytes)

这表明代码已被编译为 native 是一种非线程安全的方式。

如果您将值设置为 volatile,您会看到它无休止地翻转该值(或者直到我厌倦为止)

编辑:这个测试的作用是;当它检测到该值不是该线程的目标值时,它会设置该值。 IE。线程 0 设置为 true,线程 1 设置为 false 当两个线程正确共享字段时,它们会看到彼此的变化,并且值不断在 true 和 false 之间翻转。

没有 volatile 这会失败,每个线程只能看到自己的值,所以它们都改变了值,线程 0 看到了 true,线程 1 看到了 false字段。

关于Java内存模型同步: how to induce data visibility bug?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/8961241/

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