线程与println()语句的关系

Question

我试图创建一些场景，以展示在跨线程共享变量时的可见性问题。我注意到，在我测试的几乎所有情况下，如果我在run()内部添加一个System.out.println()语句，并且在使用共享变量的代码块中，可见性问题就不会出现。我提供一个例子：

配置细节 - Oracle Java6 64位，Eclipse Juno SR 2

• 1)WITH VISIBILITY ISSUE:

  public class NoVisibility_Demonstration extends Thread {
  boolean keepRunning = true;
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
      NoVisibility_Demonstration t = new NoVisibility_Demonstration();
      t.start();
      Thread.sleep(1000);
      t.keepRunning = false;
      System.out.println("keepRunning is false");
  }
  public void run() {
      int x = 1;
      while (keepRunning) 
      {
          //System.out.println("If you uncomment this line, the code will work without the visibility issue");
          x++;
  
      }
      System.out.println("x:"+x);
  }
  

  }

输出: 线程无限运行。

• 2) 无可见性问题：

与上面相同的代码，只不过在 run() 中取消了注释的 println() 语句

输出:

...

如果您取消这行代码的注释，那么代码将可以正常工作而没有可见性问题。

如果您取消这行代码的注释，那么代码将可以正常工作而没有可见性问题。

如果您取消这行代码的注释，那么代码将可以正常工作而没有可见性问题。

x:19391

keepRunning 为 false

由于我在尝试的所有示例中都发现了类似的行为，因此我想知道 JVM 是否在任何 I/O 操作之前进行数据完整性检查。

- Biman Tripathy

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在那个while循环中使用System.out.println()会显著影响每次循环迭代完成所需的时间。向控制台输出信息是慢的，而简单地增加一个int变量非常快速。这只是需要记住的一些事情。 - JonK

@JonK 我注意到我写的另一个程序也有这个问题。是的，差别很大。 - Biman Tripathy

Answer 1

PrintWriter是同步的。

public void println(String x) {
    synchronized(this) {
        this.print(x);
        this.newLine();
    }
}

在主线程和第二个线程中连续调用 System.out.println() 方法可以创建两个线程之间的同步顺序。这意味着，在释放监视器（退出同步方法）之前在主线程中发生的所有操作（在这种情况下，是变量更新），将被在第二个线程获取监视器（进入同步方法）后执行的代码所看到。

简单来说，是的，调用 System.out.println() 会产生这种同步效果。

- AdamSkywalker

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谢谢。现在清晰多了。 虽然我看到无论我是否在主线程中注释println()语句，都不会影响这个观察结果。只有run()中的println()会导致差异。 此外，即使我在主线程中启动其他线程之前放置一个println()语句，也没有影响。 - Biman Tripathy

@BimanTripathy 我不知道你为什么会得到这些结果。它们稳定吗？ - AdamSkywalker

是的，这种行为每次都会出现。你的意思是你得到的结果和我得到的结果不一样吗？ - Biman Tripathy

好的，明白了。在这种情况下，主线程是否知道共享变量的正确状态并不重要。恍然大悟！谢谢。 - Biman Tripathy

Answer 2

这种行为是特定于实现的。在OpenJDK中，println的主体虽然API没有声明同步，但实际上是同步的。

- Pétur Ingi Egilsson