java - 内存一致性错误与线程干扰

Question

内存一致性错误和线程干扰有什么区别？使用同步来避免它们有何不同？请举例说明。我无法从 sun Java 教程中得到这个。阅读 Material 的任何建议都有助于纯粹在 java 上下文中理解这一点。

Answer 1

内存一致性错误不能纯粹在 java 上下文中理解——多 cpu 系统上共享内存行为的细节是高度特定于体系结构的，更糟糕​​的是，x86与从一开始就为多处理器机器设计的体系结构(如 POWER 和 SPARC)相比，(今天大多数编码人员学习编码)具有非常适合程序员的语义，因此大多数人真的不习惯考虑内存访问语义。

我将举一个常见的例子来说明内存一致性错误会给您带来麻烦。假设对于这个例子，x 的初始值为 3。几乎所有架构都保证如果一个 CPU 执行代码:

STORE 4 -> x     // x is a memory address
STORE 5 -> x 

另一个CPU执行

LOAD x
LOAD x

将看到 3,3、3,4、4,4、4,5、或 5,5 从它的两个 LOAD 指令来看。基本上，CPU 保证从所有 CPU 的角度维护对单个内存位置的写入顺序，即使允许其他 CPU 知道每个写入的确切时间有所不同。

CPU 之间的不同往往在于它们对涉及不同内存地址的 LOAD 和 STORE 操作做出的保证。假设对于此示例，x 和 y 的初始值均为 4。

STORE 5 -> x   // x is a memory address
STORE 5 -> y // y is a different memory address

然后另一个CPU执行

LOAD x
LOAD y

在此示例中，在某些架构上，第二个线程可以看到 4,4、5,5、4,5，或者5,4。哎哟!

大多数架构以 32 位或 64 位字的粒度处理内存——这意味着在 32 位 POWER/SPARC 机器上，您无法更新 64 位整数内存位置并从另一个安全地读取它没有显式同步的线程曾经。傻了吧？

线程干扰就简单多了。基本思想是 java 不保证单个 java 代码语句以原子方式执行。例如，递增一个值需要读取该值，递增它，然后再次存储它。所以你可以在两个线程执行 x++ 之后得到 int x = 1，x 可以以 2 或 3 取决于低级代码的交错方式(此处工作的低级抽象代码大概看起来像 LOAD x, INCREMENT, STORE x)。这里的基本思想是，Java 代码被分解成更小的原子片段，除非您显式使用同步原语，否则您无法假设它们是如何交错的。

更多信息，查看this纸。它又长又枯燥，由一个臭名昭著的 SCSS 写的，但是，嘿，它也很不错。另请查看 this (或者只是谷歌“双重检查锁定被打破”)。这些内存重新排序问题让许多 C++/java 程序员在几年前试图通过单例初始化变得有点过于聪明。