【Java 并發(fā)編程】線程指令重排序問題 ( 指令重排序規(guī)范 | volatile 關(guān)鍵字禁止指令重排序 )

文章目錄

總結(jié)

一、指令重排序規(guī)范

二、指令重排序示例

總結(jié)

Java 并發(fā)的 3 3 3 特性 :

原子性 : 每個操作都是

不可拆分的原子操作

; 在線程中進行 a++ 就不是原子操作 , 該操作分為 3 3 3 個步驟 , 首先從主內(nèi)存中讀取 a 變量 , 然后進行自增操作 , 最后在將自增后的值寫回主內(nèi)存中 ;

可見性 :

多個線程

訪問同一個變量 , 該變量一旦被

某個線程修改

, 這些線程必須可以

立刻看到被修改的值 ;

有序性 : 程序按照

代碼先后順序

執(zhí)行 ;

使用 volatile 關(guān)鍵字只能保證 可見性 和 有序性 , 但是不能保證原子性 ;

volatile 可以激活線程共享變量的 "

緩存一致性協(xié)議

" ; 保證

可見性 ;

volatile 可以 禁止 JVM 的 "

指令重排

" ; 保證

有序性 ;

一、指令重排序規(guī)范

指令重排指的是 , 線程中如果兩行代碼

沒有邏輯上的上下關(guān)系

, 可以對代碼進行

重新排序 ;

JVM 指令重排遵循規(guī)范 :

as-if-serial 規(guī)范 : 單個線程中, 指令的重排 ,

不能影響程序的執(zhí)行結(jié)果 ;

可以重排的情況 : 對于下面代碼 ,

兩條指令順序顛倒 , 執(zhí)行結(jié)果相同 ,

可以進行指令重排 ;

x = 0; y = 1;

1

2

不可以進行重排的情況 : 對于下面的代碼 ,

兩條指令如果上下顛倒 , 結(jié)果不同 ,

不可以進行指令重排 ;

x = 0; y = x;

1

2

happens-before 規(guī)范 : 先行發(fā)生原則 ;

二、指令重排序示例

指令重排示例 :

public class Main { // 使用 volatile 關(guān)鍵字修飾變量可以禁止指令重排 /*volatile static int x = 0; volatile static int y = 0; volatile static int a = 0; volatile static int b = 0;*/ // 沒有使用 volatile 關(guān)鍵字修飾, 會產(chǎn)生指令重排的情況 static int x = 0; static int y = 0; static int a = 0; static int b = 0; /** * 多線程運行導(dǎo)致異常值出現(xiàn), 是由于指令重排導(dǎo)致的 * @param args */ public static void main(String[] args) { // 設(shè)置一個非常大的遍歷數(shù) // 指令重排出現(xiàn)過程很少見, 基數(shù)越大, 出現(xiàn)概率越高 for (int i = 0; i < Integer.MAX_VALUE; i ++) { // 每次循環(huán)都初始化變量 x = 0; y = 0; a = 0; b = 0; // 在該線程中, 如果出現(xiàn)指令重排 // 先執(zhí)行 b = 1, 在執(zhí)行 x = a new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { x = a; b = 1; } }).start(); // 如果出現(xiàn)指令重排 // 先執(zhí)行 a = 1, 在執(zhí)行 y = b new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { y = b; a = 1; } }).start(); try { Thread.sleep(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } /* 執(zhí)行上述代碼, 不是線程 1 先執(zhí)行就是線程 2 先執(zhí)行 如果線程 1 先執(zhí)行, 則 x = 0, y = 1 如果線程 2 先執(zhí)行, 則 x = 1, y = 0 不可能出現(xiàn) x = 1, y = 1 的情況 如果出現(xiàn)了, 則說明線程內(nèi)部的執(zhí)行順序可能被顛倒了 出現(xiàn)了指令重排的情況 */ // 檢查是否有異常值出現(xiàn), 如果出現(xiàn)異常值, 退出方法 if (x == 1 && y == 1) { System.out.println("出現(xiàn)異常值 x = 1, y = 1"); return; } /*else { System.out.println("正常值 x = " + x + ", y = " + y); }*/ } } }

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執(zhí)行結(jié)果 :

兩個線程的線程調(diào)度 :

協(xié)同式調(diào)度 : 線程執(zhí)行時間 由 線程 決定 ;

搶占式調(diào)度 : 線程執(zhí)行事件 由 系統(tǒng) 決定 ;

上述示例中的線程調(diào)度方式是 " 搶占式調(diào)度 " , 誰先執(zhí)行

由系統(tǒng)分配

, 這兩個線程的執(zhí)行順序都是隨機的 , 可能線程 1 先執(zhí)行 , 也可能是線程 2 先執(zhí)行 ;

如果線程 1 先執(zhí)行, 則 x = 0, y = 1 ;

如果線程 2 先執(zhí)行, 則 x = 1, y = 0 ;

根據(jù)代碼分析 , 不可能出現(xiàn) x = 1, y = 1 的情況 , 如果出現(xiàn)了, 則說明

線程內(nèi)部的執(zhí)行順序可能被顛倒了

, 出現(xiàn)了指令重排的情況 ;

Java 任務(wù)調(diào)度

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