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java - volatile 关键字和内存一致性错误

coder 2024-03-20 原文

在 oracle Java 文档中 located here ，下面说:

Atomic actions cannot be interleaved, so they can be used without fear of thread interference. However, this does not eliminate all need to synchronize atomic actions, because memory consistency errors are still possible. Using volatile variables reduces the risk of memory consistency errors, because any write to a volatile variable establishes a happens-before relationship with subsequent reads of that same variable. This means that changes to a volatile variable are always visible to other threads. What's more, it also means that when a thread reads a volatile variable, it sees not just the latest change to the volatile, but also the side effects of the code that led up the change.

它还说:

  • 对于引用变量和大多数情况，读取和写入是原子的 原始变量(除 long 和 double 之外的所有类型)。
  • 对于所有声明为 volatile 的变量(包括 long 和双变量)。

我对这些陈述有两个问题:

  1. “使用 volatile 变量降低内存一致性错误的风险”-“降低风险”是什么意思，使用 volatile 时内存一致性错误怎么可能仍然存在？

  2. 将 volatile 放在非 double 、非长基元上的唯一效果是启用与其他线程的后续读取的“先发生”关系，这对吗？我问这个是因为这些变量似乎已经有了原子读取。

最佳答案

“降低风险”是什么意思？

原子性 是 Java 内存模型 解决的一个问题。然而，比原子性更重要的是以下问题:

  • 内存架构，例如CPU 缓存对读写操作的影响
  • CPU 优化，例如装载和存储的重新排序
  • 编译器优化，例如添加和删​​除负载和存储

以下 list 包含一个经常使用的示例。 x 和 y 上的操作是原子的。尽管如此，该程序仍可以打印两行。

int x = 0, y = 0;

// thread 1
x = 1
if (y == 0) System.out.println("foo");

// thread 2
y = 1
if (x == 0) System.out.println("bar");

但是，如果您将 x 和 y 声明为 volatile，则只能打印两行中的一行。

为什么在使用 volatile 时仍然可能出现内存一致性错误？

以下示例使用 volatile。但是，更新可能仍会丢失。

volatile int x = 0;

// thread 1
x += 1;

// thread 2
x += 1;

是否可以这样说，将 volatile 放在非 double 、非长原语上的唯一效果是启用与其他线程的后续读取的“先发生”关系？

Happens-before 经常被误解。 happens-before 定义的一致性模型 较弱且难以正确使用。这可以通过以下示例进行演示，该示例称为独立写入的独立读取 (IRIW):

volatile int x = 0, y = 0;

// thread 1
x = 1;

// thread 2
y = 1;

// thread 3
if (x == 1) System.out.println(y);

// thread 4
if (y == 1) System.out.println(x);

只有 happens-before，两个 0 才是有效结果。然而，这显然是违反直觉的。出于这个原因，Java 提供了一个更严格的一致性模型，它禁止这种相对性 问题，这被称为sequential consistency。 .您可以在 §17.4.3 部分找到它和 §17.4.5 Java 语言规范。最重要的部分是:

A program is correctly synchronized if and only if all sequentially consistent executions are free of data races. If a program is correctly synchronized, then all executions of the program will appear to be sequentially consistent (§17.4.3).

这意味着，volatile 为您提供的不仅仅是happens-before。如果用于所有冲突访问 ( §17.4.3 )，它会为您提供顺序一致性。

关于java - volatile 关键字和内存一致性错误，我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题： https://stackoverflow.com/questions/24492061/

volatile关键codestrongjavamultithreading

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