發生在與Java中的易失性字段和同步塊的關系之前 - 以及它們對非易失性變量的影響？

Question

我對線程概念還很陌生，並嘗試更多地了解它。 最近，我發現了一篇關於Jeremy Manson撰寫的“ Java中的易失手段”的博客文章，他寫道：

當一個線程寫入一個volatile變量，而另一個線程看到該寫入時，第一個線程告訴第二個線程關於內存的所有內容，直到它執行對該volatile變量的寫入。 [...]線程1在寫入[volatile] ready之前看到的所有內存內容必須對線程2可見，在讀取值為true后才ready 。 [自己強調]

現在，這是否意味着在寫入volatile變量時，線程1的內存中保存的所有變量（volatile或not）將在讀取volatile變量后變為可見？ 如果是這樣， 是否有可能從官方Java文檔/ Oracle源代碼中將該語句拼湊起來？ 從哪個版本的Java開始這個工作？

特別是，如果所有線程共享以下類變量：

private String s = "running";
private volatile boolean b = false;

並且線程1首先執行以下操作：

s = "done";
b = true;

然后線程2執行（在線程1寫入volatile字段之后）：

boolean flag = b; //read from volatile
System.out.println(s);

這會保證打印“完成”嗎？

如果不將b聲明為volatile而是將寫入和讀取放入synchronized塊，會發生什么？

另外，在題為“ 線程之間是否共享靜態變量？ ”的討論中，@ TREE 寫道 ：

不要使用volatile來保護多個共享狀態。

為什么？ （對不起;我還沒有就其他問題發表評論，或者我會在那里問過......）

Answer 1

是的，保證線程2將打印“完成”。 當然，這是因為線程1中對b的寫入實際上發生在線程2中從b讀取之前，而不是在同一時間或之前發生！

這里推理的核心是先發生過的關系 。 多線程程序執行被視為由事件組成。 事件可以通過發生在之前的關系來關聯，這表示一個事件發生在另一個事件之前。 即使兩個事件沒有直接關聯，如果你可以追蹤從一個事件到另一個事件的一系列發生在前的關系，那么你可以說一個事件發生在另一個事件之前。

在您的情況下，您有以下事件：

• 線程1寫入s
• 線程1寫入b
• 線程2從b讀取
• 線程2從s讀取

以下規則發揮作用：

• “如果x和y是同一個線程的動作，x在程序順序中出現在y之前，那么hb（x，y）。” （ 程序訂單規則）
• “在對該字段的每次后續讀取之前，都會發生對易失性字段（第8.3.1.4節）的寫入。” （ 易變規則）

以下情況發生在 - 因此存在關系之前：

• 線程1寫入s發生在線程1寫入b （程序順序規則）之前
• 線程1寫入b發生在線程2從b讀取之前（易失性規則）
• 線程2從b讀取在線程2從s讀取之前（程序順序規則）

如果您遵循該鏈，您可以看到結果：

• 線程1寫入s發生在線程2從s讀取之前

Answer 2

如果不將b聲明為volatile，而是將寫入和讀取放入同步塊，會發生什么？

當且僅當您使用相同的鎖保護所有此類同步塊時，您才能獲得與volatile示例相同的可見性保證。 此外，您還將相互排除此類同步塊的執行。

不要使用volatile來保護多個共享狀態。

為什么？

volatile不保證原子性：在你的例子中，在你顯示的寫入之后， s變量也可能被其他線程變異; 閱讀線程無法保證它看到的是哪個值。 在讀取volatile之后但在讀取s之前寫入s發生同樣的事情。

在實踐中做什么是安全的，並且在寫入volatile變量的引用中可以傳遞可共享的不可變狀態 。 所以也許這就是“一個共享國家”的意思。

是否可以從官方Java文檔/ Oracle源代碼中將該語句拼湊起來？

來自規范的行情：

17.4.4。 同步順序

對易失性變量v（第8.3.1.4節）的寫入與任何線程對v的所有后續讀取同步（其中“后續”根據同步順序定義）。

17.4.5。 發生在訂單之前

如果x和y是同一個線程的動作，並且x在程序順序中出現在y之前，那么hb（x，y）。

如果動作x與后續動作y同步，那么我們也有hb（x，y）。

這應該足夠了。

從哪個版本的Java開始這個工作？

Java語言規范，第3版引入了內存模型規范的重寫，這是上述保證的關鍵。 NB大多數以前的版本都表現得好像保證在那里，而且許多代碼行實際上依賴於它。 當人們發現保證實際上沒有存在時，人們感到很驚訝。

Answer 3

這會保證打印“完成”嗎？

如Java Concurrency in Practice中所述 ：

當線程A寫入volatile變量並且隨后線程B讀取相同的變量時， 在寫入volatile變量之前，A可見的所有變量的值在讀取volatile變量后變為B可見 。

是的 ，這保證了打印“完成”。

如果不將b聲明為volatile，而是將寫入和讀取放入同步塊，會發生什么？

這也將保證相同。

不要使用volatile來保護多個共享狀態。

為什么？

因為，volatile只保證可見性。 它不保證原子性。 如果我們在一個被線程A訪問的方法中有兩個易失性寫入而另一個線程B正在訪問那些易失性變量，那么當線程A正在執行該方法時，線程A可能會被線程B搶占。操作的中間（例如，在第一次易失性寫入之后但在線程A第二次易失性寫入之前）。 因此，保證操作synchronization的原子性是最可行的出路。