易失性和非易失性字段混合时发生易失性关系

Question

当易失性和非易失性字段混合时，我试图了解易失性字段的发生前行为。

假设有 1 个 WriteThread 和 5 个 ReadThreads，它们更新/读取 SharedObject。

ReadThreads 从一开始就调用方法waitToBeStopped() ，WriteThread 在 1 秒后调用方法stop() 。

public class SharedObject {

    volatile boolean stopRequested = false;
    int a = 0, b = 0, c = 0;
    int d = 0, e = 0, f = 0;

    // WriteThread calls this method
    public void stop() {
        a = 1;  
        b = 2;  
        c = 3;
        stopRequested = true;
        a = 4;  
        b = 5;
        c = 6; 
        d = 7;
        e = 8;
        f = 9;
    }

    // ReadThread calls this method
    public void waitToBeStopped() throws Exception {
        
        while(!stopRequested) {
        }
        System.out.println("Stopped now.");

        System.out.println(a + " " + b + " " + c + " " + d + " " + e + " " + f);
    }
}

当这个程序结束时，output 是这样的。 即使我尝试了 100 多个 ReadThreads，结果也总是一样的。

Stopped now.
Stopped now.
Stopped now.
Stopped now.
Stopped now.
4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9
4 5 6 7 8 9

Q1。 有人可以解释为什么这总是返回 4,5,6,7,8,9 而不是 1,2,3,0,0,0？

我对happens-before关系的理解是这样的：

• WriteThread 写入a=1,b=2,c=3发生在WriteThread 写入stopRequested之前
• WriteThread 写入stopRequested发生在WriteThread 写入a=4,b=5,c=6,d=7,e=8,f=9之前
• WriteThread 写入stopRequested发生在ReadThread 读取stopRequested之前
• ReadThread 读取stopRequested发生在ReadThread 读取a,b,c,d,e,f之前

从这 4 个陈述中，我无法得出这样的陈述……

• WriteThread 写入a=4,b=5,c=6,d=7,e=8,f=9发生在ReadThread 读取a,b,c,d,e,f之前

如果有帮助，这是代码的另一部分：

public class App {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SharedObject sharedObject = new SharedObject();

        for(int i =0 ; i < 5; i++) {
            Runnable rThread = new ReadThread(sharedObject);
            new Thread(rThread).start();
        }
        Runnable wThread = new WriteThread(sharedObject);
        
        new Thread(wThread).start();        

    }
}

public class WriteThread implements Runnable {

    private SharedObject sharedObject;
    
    public WriteThread(SharedObject sharedObject) {
        this.sharedObject = sharedObject;
    }
    
    public void run() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            sharedObject.stop();
                        
        } catch (InterruptedException e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

public class ReadThread implements Runnable {

    private SharedObject sharedObject;
    
    public ReadThread(SharedObject sharedObject) {
        this.sharedObject = sharedObject;
    }
    
    public void run() {
        try {
            sharedObject.waitToBeStopped();
        } catch (Exception e) {
            // TODO Auto-generated catch block
            e.printStackTrace();
        }
    }   
}

Answer 1

您假设stopRequested = true; 不保证对读者可见是正确的。 编写者没有保证将这些写入写入共享缓存/内存，在这些缓存/内存中它们对读者可见。 它可以将它们写入本地缓存，而读者不会看到更新的值。

Java语言保证了可见性，例如当您使用 volatile 变量时。 但它不保证非易失性变量上的更改对其他线程不可见。 在您的情况下，此类写入仍然可以看到。 处理器的 JVM 实现、memory 一致性 model 和其他方面影响可见性。

请注意，JLS 和happens-before 关系是一个规范。 JVM 实现和硬件通常比 JLS 指定的更多，这可能导致 JLS 不需要可见的写入可见性。