可见性和volatile -- Java并发

 

可见性是Java虚拟机上定义的逻辑上的偏序关系。通常指某些操作的结果对后续的其他操作必须是可见的。详细内容参见《Java Concurrency In Practice》，这部分内容通常被称为Java Memory Model，与操作系统Memory Model概念类似。主要通过一个简单程序说明一下，相当于一个学习总结。下面是程序

参考Doug Lea的JSR133 CookBook  http://gee.cs.oswego.edu/dl/jmm/cookbook.html

 

 

/**
 *Not Thread Safe
 */
public class Counter {

    private int count = 0;

    public void increment() {
        count++;
    }

    public int get() {
        return count;
    }
}

 程序很简单，但不是线程安全的问题很多。包括reorder，可见性，还有最基本的互斥执行，都没得到保证

 

 1. increment方法不是原子操作，自增实际上对应多个机器指令。所以并发情况下，会出现不正确结果。

那加上synchronized又如何。

 

 

 

public class Counter {

    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int get() {
        return count;
    }
}

 2.我知道肯定有人会说get执行时没有加锁，读操作也需要加锁，确实如此，注意这一点，synchronized的操作造成的结果对其他执行相同synchronized操作的线程是可见的，但由于get没有加锁，所以不能保证increment对该get操作可见。假设count是0执行了一次increment之后get到的可能还是0，因为increment的操作造成的结果也许get线程还不能看到。此外还有reordering造成的问题，但是这种情形出现几率很小。有兴趣请去看JSR 133 http://gee.cs.oswego.edu/dl/jmm/cookbook.html

现在看最后一个版本(抱歉不是都加synchronized版本)

 

 

 

public class Counter {

    private volatile int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int get() {
        return count;
    }
}

 3.根据brain geotz 同学的说法，上面的代码是线程安全的。

实际上它确实是线程安全的。因为volatile同样有可见性保证，这保证increment操作的结果对所有count的读取操作都是可见的。同样synchronized和volatile在虚拟机上都有reorder的约束，所以可以保证是线程安全的。关于更多的可见性和reorder同样参考JSR133http://gee.cs.oswego.edu/dl/jmm/cookbook.html

 

注意，这样的客户端调用是不正确的。

 class Wrapper{
        private Counter counter = new Counter();
        
        public int incrementAndGet(){
            counter.increment();
            return counter.get();
        }
    }

 Counter只保证单个get和increment操作是正确，但组合操作是不能保证线程安全的。

评论

2 楼 jilen 2011-05-20  

francis.xjl 写道

++一般情况下认为不是原子的，那么也就是说++过程分拆成几个指令来完成。而get()没有sychronized约束，也就是可以获取++的中间结果。volatile保证的是可见性，但似乎volatile无法保证get()得到的不是++的中间结果。

不知道我的理解是否正确，请指教。

你觉得++操作会拆成几个指令呢。我想内存操作只要一次取值，一次写。increment只发生了取值，没有写，那么可以认为，数据没有发生变化，这个时候不阻塞get是可以理解了。如果increment发生写操作，之后任意时间内get都会获取到最新的值，所以认为是一致的。

而且操作系统也有内存模型，不会出现正在读一块内存同时有其他线程修改这块内存值。对于int，其实一条取值的指令就足够了。如果是double这些，我想操作系统会保证写和读的安全，当然，这块我并不确定。不知道是否回答了你的问题。

1 楼 francis.xjl 2011-05-20  

++一般情况下认为不是原子的，那么也就是说++过程分拆成几个指令来完成。而get()没有sychronized约束，也就是可以获取++的中间结果。volatile保证的是可见性，但似乎volatile无法保证get()得到的不是++的中间结果。

不知道我的理解是否正确，请指教。