java - 为什么在 Java 内存模型中允许这种行为？

Question

JMM 中的因果关系似乎是其中最令人困惑的部分。我有几个关于 JMM 因果关系和并发程序中允许的行为的问题。

据我了解，当前的 JMM 始终禁止因果循环。 (我说得对吗？)

现在，根据 JSR-133文档，第 24 页，图 16，我们有一个示例，其中:

最初x = y = 0

线程 1:

r3 = x;
if (r3 == 0)
    x = 42;
r1 = x;
y = r1;

线程 2:

r2 = y;
x = r2;

直觉上，r1 = r2 = r3 = 42 似乎是不可能的。然而，它不仅被提及为可能，而且在 JMM 中也被“允许”。

对于这种可能性，文档中我看不懂的解释是:

A compiler could determine that the only values ever assigned to x are 0 and 42. From that, the compiler could deduce that, at the point where we execute r1 = x, either we had just performed a write of 42 to x, or we had just read x and seen the value 42. In either case, it would be legal for a read of x to see the value 42. It could then change r1 = x to r1 = 42; this would allow y = r1 to be transformed to y = 42 and performed earlier, resulting in the behavior in question. In this case, the write to y is committed first.

我的问题是，它到底是一种什么样的编译器优化？ (我对编译器一无所知。)由于 42 只是有条件地写入，当满足 if 语句时，编译器如何决定是否继续写入 x？

其次，即使编译器进行了这种推测性优化，并提交了 y = 42 和然后最终使 r3 = 42 ，这不是违反因果循环吗，因为现在没有因果区别了？

事实上，在同一文档(第 15 页，图 7)中有一个示例，其中提到类似的因果循环是 Not Acceptable 。

那么为什么这个执行顺序在 JMM 中是合法的呢？

Answer 1

正如所解释的，曾经写入x 的唯一值是 0 和 42。线程 1:

r3 = x; // here we read either 0 or 42
if (r3 == 0)
  x = 42;  
// at this point x is definitely 42
r1 = x;

因此 JIT 编译器可以将 r1 = x 重写为 r1 = 42，进而 y = 42。重点是，线程 1 将总是、无条件地将 42 写入 y。 r3 变量实际上是多余的，可以从机器代码中完全删除。所以例子中的代码只是给出了从x到y的因果箭头的表象，但仔分割析发现，实际上并没有因果关系。令人惊讶的结果是可以提前提交对 y 的写入。

关于优化的一般说明:我认为您熟悉从主内存读取所涉及的性能损失。这就是 JIT 编译器一心想尽可能拒绝这样做的原因，在这个例子中，事实证明它实际上不需要读取 x 来知道要写入什么 y。

关于符号的一般说明:r1、r2、r3 是局部变量(它们可以在堆栈或 CPU 寄存器中)； x, y 是共享变量(这些在主内存中)。如果不考虑这一点，示例将毫无意义。