Java内存模型 - 令人惊讶的行为

Question

Java内存模型 - 令人惊讶的行为

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我正在阅读 JSR-133 中有关 Java 内存模型的内容，但我无法理解这种行为如何被接受：

请问有人可以解释一下吗？

- Hlib

那个，以及x在线程之间共享且操作不是原子的这个事实。 - jwenting

你们两个的答案都是不正确的。 - paladin

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是的，我注意到了。但我不理解问题，8.1明确描述了所需的、稍微晦涩但可以想象的架构。 - tevemadar

严格按照“JLS”的规定，这被称为数据竞争。对于数据竞争来说，任何事情都有可能发生，如果您能够指出您在哪里看到了这个例子，那将非常有帮助。 - Eugene

2个回答

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CPU唯一需要确保的是线程内对X的写入不会影响其关联RX内存位置的后续赋值。它并没有说明从何处获取要写入的值。

因此，在线程1中，CPU会说
“哦，我需要读取X”，然后开始读取操作。
它接着说
“我还需要写入X”，于是把值排入了一个写队列。

线程2也做同样的事情。
“哦，我需要读取X”，并开始读取。
“我需要写入X”，然后将写入排入队列。

现在我们有了两个等待读取和两个排队写入。

如果CPU架构规定一个核心上的读取可以查询另一个核心的写入队列，则两个核心都可以读取彼此未完成的写入到X的值。因此你会得到这两个值被跨核心拉取，最终被分配给该线程的RX内存位置。

当在指令流中放置内存屏障时，可以防止这种过度渴望的排队写入读取发生。

- Ben Seidel

r1和r2不是“内存位置”，或者至少没有其他线程引用它们。在CPU术语中，它们是寄存器，这就是为什么它们有像r1这样的名称。半相关：https://preshing.com/20120515/memory-reordering-caught-in-the-act/，但那是关于StoreLoad重新排序，而不是必要的LoadStore重新排序，以创建所询问的条件。（除了这是对同一内存位置上的操作重新排序，这是不寻常的。） - Peter Cordes

@PeterCordes Java虚拟机是一种栈机，因此没有任何（通用）寄存器。所有操作码都与堆栈上的值相关定义，因此我假设r1和r2是代码中的变量。同样，寄存器是内存，它们只是位于芯片上。 - Ben Seidel

在JVM术语中，这个litmus测试中的r1和r2将是Java堆栈上的数据。是的，要查看从共享内存加载的内容，您需要稍后将这些加载结果复制到可以收集它们的地方（例如内存中的本地变量），就像汇编版本的litmus测试中的CPU寄存器一样。（CPU寄存器对于每个核心都是私有的。它们仅在存储数据并且物理上由SRAM制成（除了寄存器重命名之外），它们不具有通常意义上的地址，并且不能间接寻址。） - Peter Cordes

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的

可以查看英文原文，
原文链接

- paladin · Accepted Answer

8.1 内存模型允许的令人惊讶的行为 图12展示了一个小而有趣的例子。 r1 == 2 和 r2 == 1 的行为是合法的，尽管可能很难看出它如何发生。编译器不会重新排序每个线程中的语句; 这段代码不能导致 r1 == 1 或 r2 == 2。但是，在处理器架构中执行写入操作时，r1 == 2 和 r2 == 1 的行为可能是允许的，但是以一种方式进行早期写入，以致在程序顺序中排在它们之前的本地读取不可见。尽管这种行为令人惊讶，但Java内存模型允许此行为。要在内存模型中获得此结果，我们提交两个写入，然后是两个读取。

不知何故，CPU决定先写入x，然后再读取x。这个例子所说的就是这是有效的行为，或多或少地，这是被接受为有效行为的异常情况。

英特尔Itanium CPU可以产生这样的行为。

因此，与其：

//Thread 1
int x = 0;
int r1 = x;
x = 1;

//Thread 2
int x = 0;
int r2 = x;
x = 2;

这是发生的事情：

//Thread 1
int x = 0;
x = 2; //from Thread 2
int r1 = x;

//Thread 2
int x = 0;
x = 1; //from Thread 1
int r2 = x;

这是完全有效的。（被接受的例外。）