JVM如何在内部处理竞争条件？

Question

如果多个线程尝试更新相同的成员变量，则称其为竞争条件。 但是我更感兴趣的是，如果我们不通过使它同步或其他东西在我们的代码中处理它，JVM如何在内部处理它？ 它会挂起我的程序吗？ JVM将如何应对？ 我认为JVM会暂时为这种情况创建一个同步块，但我不确定究竟会发生什么。

如果你们中的任何人有一些见解，那么最好知道。

Answer 1

精确的术语是数据竞赛 ，它是竞争条件的一般概念的专业化。 数据竞争一词是一个官方的，精确指定的概念，这意味着它来自对代码的正式分析。

获得真实情况的唯一方法是去学习Java语言规范的内存模型章节，但这是一个简化的视图：每当你有数据竞争时，几乎不能保证结果和阅读线程可能会看到任何已写入变量的值。 其中还有唯一的保证：线程不会观察到“超薄空气”值，这种值从未写过。 好吧，除非你处理long或double ，否则你可能会看到撕裂的写作。

Answer 2

也许我错过了什么，但有什么可以处理？ 还有一个线程会先到达那里。 根据哪个线程，该线程将只更新/读取某个变量并继续执行下一条指令。 它不能神奇地构建一个同步块，它并不真正知道你想做什么。 换句话说，所发生的事情将取决于“种族”的结果。

注意我并没有深入到较低级别的东西，所以也许我不完全理解你的问题的深度。

Answer 3

Java提供了synchronized和volatile来处理这些情况。 正确使用它们可能会令人沮丧，但请记住，Java只暴露了现代CPU和内存架构的复杂性。 替代方案是始终谨慎对待，有效地同步所有会破坏性能的东西; 或忽略问题，并提供任何线程安全。 幸运的是，Java在java.util.concurrent包中提供了出色的高级构造，因此您通常可以避免处理低级别的东西。

Answer 4

简而言之，JVM 假定代码在将其转换为机器代码时没有数据争用。 也就是说，如果代码未正确同步，则Java语言规范仅提供有关该代码行为的有限保证。

大多数现代硬件同样假设代码在执行时没有数据竞争。 也就是说，如果代码未正确同步，则硬件仅对其执行结果提供有限保证。

特别是，Java语言规范仅在没有数据竞争的情况下保证以下内容：

• 可见性 ：读取字段会产生最后分配给它的值（不清楚哪个写入是最后一个 ，并且长或双变量的写入不必是原子的 ）

• 排序 ：如果写入是可见的，那么它之前的任何写入都是可见的。 例如，如果一个线程执行：

   x = new FancyObject(); 

  另一个线程只有在FancyObject的构造函数完全执行后才能读取x 。

在数据竞争的情况下，这些保证是无效的。 读取线程可能永远不会看到写入。 也可以看到x的写入，而不会看到逻辑上先写入x的构造函数的影响。 如果不能做出这样的基本假设，那么该计划是不正确的。

但是，数据竞争不会损害Java虚拟机的完整性。 特别是，JVM不会崩溃或停止，并且仍然保证内存安全（即防止内存损坏）和最终字段的某些语义 。

Answer 5

JVM会很好地处理这种情况（即它不会挂起或抱怨），但你可能得不到你喜欢的结果！

当涉及多个线程时，java会变得非常复杂，甚至看起来非常正确的代码也会变得非常糟糕。 举个例子：

public class IntCounter {
    private int i;

    public IntCounter(int i){
         this.i = i;
    }

    public void incrementInt(){
        i++;
    }

    public int getInt(){
        return i;
    }
}

在很多方面存在缺陷。

首先，假设我当前为0，并且线程A和线程B几乎同时调用incrementInt() 。 有一种危险，他们都会看到我是0，然后两者都增加1然后保存结果。 所以在两次通话结束时，我只有1，而不是2！

这是代码的竞争条件问题，但是存在关于内存可见性的其他问题。 当线程A更改共享变量时，无法保证（没有同步）线程B将看到更改！

因此，线程A可以增加100倍，一小时后，线程B，调用getInt（），可能会将i视为0，或100或其间的任何位置！

如果你正在深入研究java并发性，唯一能做的就是阅读Brian Goetz等人的Java Concurrency in Practice。 （好吧，可能还有其他很好的方法可以了解它，但这是一本很好的书，由Joshua Bloch，Doug Lea和其他人撰写）