Java volatile 和happens-before 作用域

问题描述

教程 http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/volatile.html 说

读取和写入其他变量不能重新排序发生写入 volatile 变量后，如果读取/写入最初发生在写入 volatile 变量之前。读/写在写入 volatile 变量之前保证“发生之前”写入 volatile 变量。

“在写入 volatile 变量之前”是什么意思？这是否意味着以前在我们写入 volatile 变量的同一方法中进行读/写？或者它是一个更大的范围（也在调用堆栈更高的方法中）？

解决方法

JVM 可以重新排序操作。例如，如果我们有 i、j 变量和代码

i = 1;
j = 2;

JVM 可以以重新排序的方式运行它

j = 2;
i = 1;

但如果 j 变量标记为 volatile，那么 JVM 运行的操作仅作为

i = 1;
j = 2;

写入 i “在写入 volatile 变量之前发生”j。

JVM 确保写入 volatile 变量发生在之前任何读取。取两条线。保证对于单个线程，执行遵循 as-if-serial 语义。基本上，您可以假设在同一线程中两次执行之间存在隐式 happens-before 关系（编译器仍然可以自由地重新排序指令）。基本上，单个线程的总顺序 b/w 其指令由 happens-before 关系控制。

一个多线程程序有很多这样的偏序（每个线程在本地指令集中都有一个全序，但跨线程全局没有顺序）但没有全局指令集的全序。同步就是为您的程序提供尽可能多的整体顺序。

回到 volatile 变量，当一个线程从中读取时，JVM 确保所有写入都发生在读取之前。现在由于这个顺序，写入线程在写入变量之前所做的一切都对读取变量的线程可见。所以是的，为了回答您的问题，即使调用堆栈中的变量也应该对读取线程可见。

我会试着画一幅视觉图。这两个线程可以想象成两个平行的轨道，写入一个 volatile 变量可以是它们的睡眠者之一。你基本上得到一个

        A -----
              |
              |
              ------- B

两个执行线程的形状总顺序 b/w。由于这个总顺序，在睡眠者之前的 A 中的所有内容都应该在睡眠者之后对 B 可见。

JMM 是根据发生在我们称之为 -> 的关系之前定义的。如果 a->b，则 b 应该看到 a 的所有内容。这意味着对加载/存储的重新排序存在限制。

如果 a 是易失性写入，而 b 是同一变量的后续易失性读取，则 a->b。这称为 volatile 变量规则。

如果 a 出现在代码中的 b 之前，则 a->b。这称为节目顺序规则。

如果 a->b 和 b->c，则 a->c。这称为传递规则。

让我们将其应用到一个简单的例子中：

int a;
volatile int b;

thread1(){
    a=1;
    b=1
}

thread2(){
  int rb=b;
  int ra=a;
  if(rb==1 and ra==0) print("violation");
}

那么问题是如果thread2看到rb=1，它会看到ra=1吗？

a=1->b=1 由于程序顺序规则。

b=1->rb=b（因为我们看到了值 1）由于 volatile 变量规则。

rb=b->ra=a 由于程序顺序规则。

现在我们可以两次应用传递性规则，我们可以得出结论a=1->ra=a。因此 ra 需要为 1。

这意味着：

a=1 和 b=1 不能重新排序。
rb=b 和 ra=a 不能重新排序

否则我们可能会得到 rb=1 和 ra=0。

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