java - 如何测试线程之间值的可见性

Question

测试线程间值可见性的最佳方法是什么？

class X {
 private volatile Object ref;

 public Object getRef() {
  return ref;
 }

 public void setRef(Object newRef) {
  this.ref = newRef;
 }
}

类 X 公开了对 ref 对象的引用。如果并发线程读取和写入对象引用，则每个线程都必须查看已设置的最新对象。 volatile 修饰符应该做到这一点。这里的实现是一个示例，它也可以是同步的或基于锁的实现。

现在我正在寻找一种方法来编写一个测试，当值可见性不符合规定(读取旧值)时通知我。

如果测试确实消耗了一些 CPU 周期也没关系。

Answer 1

JLS 说明您应该做什么，以便在涉及“线程间操作”的应用程序中获得有保证的一致执行。如果您不做这些事情，执行可能会不一致。但它是否真的会不一致取决于您使用的 JVM、您使用的硬件、应用程序、输入数据，以及……当您运行应用程序时机器上可能发生的任何其他事情。

我看不出你提议的测试能告诉你什么。如果测试显示不一致的执行，它将证实正确进行同步的智慧。但是，如果运行几次测试只显示(显然)一致的执行，这并不能告诉您执行总是一致的。

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例子:

假设您在(比方说)JDK 1.4.2(修订版 12)/Linux/32 位上运行测试，并在单处理器机器上运行“客户端”JVM 和选项 x、y、z。在运行测试 1000 次之后，您会发现如果省略 volatile，似乎没有任何区别。您在那种情况下实际学到了什么？

• 您还没有了解到它真的没有什么区别？如果您将测试更改为使用更多线程等，您可能会得到不同的答案。如果您再运行几千、几百万或十亿次测试，您可能会得到不同的答案。
• 您还没有了解其他平台上可能发生的事情；例如不同的 Java 版本、不同的硬件或不同的系统负载条件。
• 您还没有了解到省略 volatile 关键字是否安全。

只有在测试显示出差异时，您才能学到一些东西。你学到的唯一一件事就是同步很重要 ...这是所有教科书等一直告诉你的:-)

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底线:这是最糟糕的黑盒测试。它无法让您真正了解盒子内部发生的事情。要获得这种洞察力，您需要 1) 了解内存模型和 2) 深入分析 JIT 编译器发出的 native 代码(在多个平台上......)