java - 为什么子线程看不到改变后的静态变量？ JMM 或 volatile

Question

以下是 volatile 关键字的使用示例。

public class Test3{
    public static volatile boolean stop = false;// if volatile is not set, the loop will not stop
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
        Thread thread = new Thread(){
            public void run() {
                int i=0;
                while(!stop){
                    i++;
                    // add this line
//                  System.out.println(i);
                    // or this block
//                  try {
//                      Thread.sleep(1);
//                  } catch (InterruptedException e) {
//                      e.printStackTrace();
//                  }
                }
            }
        };
        thread.start();
        Thread.sleep(2000);
        stop = true;
    }
}

很容易理解，如果设置了 volatile，JVM 应该在检查其值的同时从内存加载更新后的值，然后 while 循环可以按预期停止。但问题是，静态变量不应该同时改变吗？可能会有一些延迟，但最终应该检测到这种变化。不？我测试过，如果我们添加一些打印代码或 sleep 代码，可以检测到这种变化吗？有人可以教我为什么这么喜欢吗？也许与 JMM 有关。

Answer 1

时间，从挂钟时间的意义上来说，对于内存可见性没有任何意义。重要的是同步操作之间的同步顺序。读取和写入非 volatile 字段不是同步操作，因此在没有任何其他同步操作的情况下，它们之间没有顺序。

所以即使主线程在一年前完成，那么从主线程的角度来看，写入肯定已经完成，子线程可能会继续运行，永远运行；从它的角度来看，写入并没有发生。它也不知道主线程已经终止。请注意，执行能够检测到其他线程已终止的操作是可以建立顺序的同步操作。

但由于实际的程序行为还取决于 JIT 编译器和优化器，因此某些代码更改可能会产生影响，即使不能保证。

例如插入 sleep 并不意味着任何内存可见性:

JLS §17.3. Sleep and Yield :

It is important to note that neither Thread.sleep nor Thread.yield have any synchronization semantics. In particular, the compiler does not have to flush writes cached in registers out to shared memory before a call to Thread.sleep or Thread.yield, nor does the compiler have to reload values cached in registers after a call to Thread.sleep or Thread.yield.

但它可能会阻止优化器将循环视为需要优化的热点。

当您插入 System.out.println 语句时，PrintStream 的内部同步可能会对整体内存可见性产生影响，尽管这种影响也并不明显。不能保证，因为主线程不会在该 PrintStream 上同步。

顺便说一句，甚至不能保证相同优先级的线程之间会发生抢占式线程切换。因此，如果 JVM 在调用 start() 之后尝试完成子线程，然后将 CPU 返回给主线程，那么这将是一次有效的执行。

在该执行场景中，循环中没有 sleep ，子线程永远不会放弃 CPU，因此 stop 永远不会设置为 true，即使声明为 volatile 。这将是避免轮询循环的另一个原因，尽管现实生活中可能不存在没有抢占式线程切换的执行环境。当今的大多数执行环境甚至都有多个 CPU，因此不放弃 CPU 不会阻止其他线程执行。

不过，为了形式上正确，您应该在写入 stop 变量和读取变量之间强制执行顺序，例如声明变量 volatile 并插入当 quit 仍为 false 时，可能会导致线程最终释放 CPU 的操作。