Java同步线程澄清

Question

这个程序的答案需要在5秒后变成“Changing done”，但是我得到的却是“Changing done”和“DONE”。我的getDone方法没有同步。你有没有想法，我做了哪些让线程完成处理的事情。

public class Main {
    private static boolean done = false;
    private static int count;

    public static void main(String[] args)throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            while (!getDone()) {
                count = count + 1;
            }
            System.out.println("DONE!!!!");
        }).start();
            Thread.sleep(5000);
        System.out.println("Changing done");
        synchronized (Main.class) {
            done = true;
        }
    }

    public static boolean getDone() {
        return done;
    }
}

- sathish_at_madison

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你的程序正如我所预期的那样运行。你是否预期你的匿名Runnable不会完成？ - CodeBlind

@CodeBlind：访问done的同步不正确，调用getDone()可能无法看到当前值。 - user140547

这里最糟糕的情况是工作线程可能无法立即看到“done”中的更改，但它肯定最终会看到。由于只有一个线程会更改“done”，因此您可以在其声明中使用“volatile”关键字，并完全取消使用“synchronized”块。但这都是过去的事了 - 我仍然不明白OP的意图。他似乎对工作线程打印“DONE！！！”感到惊讶。 - CodeBlind

@CodeBlind：如果你不使用volatile或synchronize或其他同步机制，线程可能永远看不到更新后的值。请参见https://dev59.com/C3VD5IYBdhLWcg3wDXF3 - user140547

@CodeBlind：正如我的回答所解释的那样，OP的问题（正确地）指出该代码未正确同步，但它仍然可以工作。但是，损坏的代码在许多情况下仍然可以工作，这并不意味着写入一定是不可见的。 - user140547

第一次运行程序就出现了完美的“永久循环”行为。这显然取决于环境... - Holger

Answer 1

如果您没有正确同步对done的访问，这意味着您的代码可能会失败，即线程可能看不到更新的值。

这并不意味着除非正确同步，否则该值一定不可见。因此，在许多情况下，仍然可以看到对done的写入（即使是破损的代码在许多情况下仍然可以工作，这使得并发编程更加困难）。只是不能保证在每种情况下都能正常工作。

- user140547

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将“完成”状态的更改在同步块中执行。它将是可见的。这在JLS的内存模型下有所说明。您是否有特定的参考资料来证明线程可能无法看到更新后的值？或者也许在我包含的参考资料中，但经过粗略阅读，我认为对“完成”的更改将是可见的。 - matt

@matt：不仅写入需要同步，读取也需要同步。你不需要JLS来做到这一点。例如，请参见https://dev59.com/12ox5IYBdhLWcg3weT-e中的引用（重点在于我）：当同步方法退出时，它会自动与**同一对象的任何后续调用同步方法建立happens-before关系**。 - user140547

我并不是说不存在竞态条件。使用synchronized关键字可以确保多个线程之间的变化是可见的。这与声明变量为volatile类似。 - matt

@matt：不是这样的。当变量被声明为“volatile”时，对同一“volatile”变量进行的写入和读取都会建立一个“happens-before”关系。仅在写入上执行synchronized并不能保证任何事情。 - Holger

@Holger 我认为这里的相关标准不是happens-before。17-3给出了一个等效的例子。编译器可以自由地只读取一次字段this.done，并在每次循环执行中重用缓存值。 这将与你们两个都一致。我理解同步语句会导致跨线程的内存同步。这听起来是错误的，除非我找到了导致我得出这个结论的语句。 - matt

@matt：确实如此，但只适用于已建立的“先行发生”关系，即一个线程离开synchronized块所做的写入操作保证可以被随后进入相同对象的synchronized块的其他线程读取。否则，拥有缓存值的线程如何知道另一个线程执行了synchronized块呢？ - Holger

Answer 2

如您所提到的，没有显式的内存同步将旋转线程看到的“done”与主线程进行同步。虽然当退出“synchronized”块时，主线程会跨越写内存屏障，但是旋转线程没有跨越显式读内存屏障。

但是，有许多方法可以使线程看到更新的信息。如果操作系统将线程从其运行处理器中交换出去，则缓存的内存可能会丢失，因此当线程被交换回来时，它将从中央内存请求“done”，并将看到更新。

此外，尽管您的示例代码没有显示，但如果调用其他“synchronized”方法（例如“System.out.println()”）或跨越其他内存屏障（访问另一个“volatile”字段），则这也会导致“done”被更新。

- Gray