线程内一致性

Question

这段代码很简单。

// not annotated with volatile
public static int I = 0;

public static int test(){
    I = 1;
    return I;
}

有一个线程调用了方法test。

这个方法test是否可能返回值'0'？

换句话说，共享变量的读取可能不会看到同一线程所做的修改。

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更新

这个问题很简单，但是我表述不清楚，非常抱歉。

a thread指的是a single thread。

这个问题与它是重复的。

- 梁雨生

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我投票将此问题标记为不清楚。该问题没有说明涉及一个线程还是两个线程，并且代码不完整。请注意，对于此问题的不同解释，答案可能会非常不同。 - Stephen C

一个最小化可重现的例子会帮助我们更好地理解你实际上在问什么。 - Stephen C

@StephenC 您是正确的，那是我的错误，没有澄清问题，我对此感到非常抱歉。我的问题源自另一段代码，所以我正在尝试简化它，但似乎让我们感到困惑了，我将重新开一个问题来讨论原始代码。 - 梁雨生

最好是你澄清“这个”问题，而不是开另一个问题。这就是编辑按钮的作用... - Stephen C

Answer 1

任何不用 Java语言规范 解释的答案都只是部分正确，即使正确也是如此。

您需要清楚地区分在单个线程中发生且通过 程序顺序 绑定在一起以创建 happens-before连接 的操作，具体方式是：

    

如果 x 和 y 是同一线程的操作，并且 x 在程序顺序中出现在 y 之前，则 hb（x，y）。

这条规则告诉您，如果您将代码视为单线程环境，则始终会打印 1。

另一方面，通过创建跨不同线程的同步连接的操作，隐含地创建了happens-before关系，具体方式如下：

如果一个动作x与后续动作y同步，那么我们也有hb（x，y）。

在您的情况下，I是一个普通字段，因此与它相关的每个操作都是普通存储和/或普通加载。根据JLS，这些存储和加载根本不会创建任何连接。因此，如果涉及写入线程，则某些读取I的线程始终可以将其读取为0。

- Eugene

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也许我应该解释一下，我的问题源于演讲中展示的double-check， if (val == null) {. // point 1 synchronized (this) { if (val == null) { val = new T(); } } } return val; /// point 2 }Aleksey Shipilёv说点1应该与点2一致，这让我感到困惑。 - 梁雨生

很抱歉代码格式不正确。但是你可以在ppt中找到相关内容。 - 梁雨生

@梁雨生，但作者在第48页早先解释了一致性是什么。他的观点是val == null和return val是_两个独立的读取操作_，不能重新排序，否则双重检查锁定将会失效。详见此处。 - Eugene

一个对 val 的写操作，必须在 if(val == null) 和 return val 两个读操作中看到相同的值。因此，“一致性”是指：“对单个内存位置的写操作（任何对 val 的写操作）必须按照程序顺序与总顺序一致”。这里的程序顺序是首先 if (val == null)，其次是 return val。我知道这并不容易，但也不应该容易。您可以使用 JLS 来正确推理同步程序，而不是使用 JMM。 - Eugene

嗯，我发现这个问题是重复的，而且我真的搞混了一些东西。在单线程中没有任何数据竞争，因此程序顺序(JLS.17.4.3)可以保证返回值必须为“1”。 - 梁雨生

@ Eugene 是的，也许我应该多读一些并在提问之前先思考，非常感谢您的帮助，您教会了我很多。 - 梁雨生

Answer 2

不会，只有调用该方法的线程参与，如果没有其他线程介入，结果为1。

chrylis -cautiouslyoptimistic 的回答值得一读，因为它提供了另一种情况。

两个原因：

1. I 只被其所有者改变，如果另一个线程只调用 test()，则无法获得 0 作为 I 的值。 2. 第二个线程不会读取 Class.I 的值，而是读取 test() 方法的结果。赋值 I=1 发生在返回之前，因此保证提供最新更新的值（仅由所有者更新一次）。

- aran

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你漏掉了一个情况。 - chrylis -cautiouslyoptimistic-

嗯，我只是按照楼主的问题进行操作：“调用test方法的线程”。 你的情况确实正确，但原始问题中没有包含它 :( - aran

@chrylis-cautiouslyoptimistic 谢谢您的回答，但问题非常简单，我提出这个问题的目的是为了讨论正如标题所说的“线程内一致性”，因此让我们回到问题本身，暂时忽略其他线程。 - 梁雨生

@梁雨生，那么你需要提出一个单一的问题，而不是两个相关但有不同答案的问题。 - chrylis -cautiouslyoptimistic-

即使您已经理解了它是涉及“单线程”的，仍需要正确的[JLS引用]（https://dev59.com/Br_qa4cB1Zd3GeqPDTwY#65930536）;否则，您会做出假设。学习没有错，但这些事情并不是微不足道的，也不应该以微不足道的方式回答。 - Eugene

Answer 3

是的，如果另一个线程在赋值和返回语句之间写入i，test方法就有可能返回0:

1. 线程1：赋值 i = 1
2. 线程2：赋值 i = 0
3. 线程1： return i （看到线程2刚刚写的0）

为了避免这种情况发生，所有对i的访问（读取和写入）都需要在同一条件下同步。将i设置为volatile并不足以防止线程轮流修改它。

请注意，线程1并不是“没有看到”i = 1的写入；这是有保障的，因为所有语句都是按程序顺序逻辑执行的。然而，在线程1读取之前，另一个线程可能会更改这个数值。

- chrylis -cautiouslyoptimistic-