java - 没有同步顺序的程序

Question

我正在查看我发现的最简单的示例之一，并开始推理 SO(同步顺序)或更准确地说，缺少它。考虑以下示例:

int a, b; // two shared variables 

Thread-X:

 void threadX() {
     synchronized(this) {
         a = 1;
     }
     synchronized(this) {
         b = 1;
     }
 }

还有一个读者线程，Thread-Y:

 void threadY() {
     int r1 = b;
     int r2 = a;
 }

为简单起见，我们假设 Thread-Y 完全按照以下顺序执行读取:它肯定会首先读取 b，然后是 a (与写作相反)。

允许读取线程查看[1, 0](比如b=1发生在之前 a=1)。我想我也明白为什么:因为有 no synchronization order在这两个 Action 之间，因此没有happens-before，根据JLS，这是一个数据竞赛:

When a program contains two conflicting accesses that are not ordered by a happens-before relationship, it is said to contain a data race.

因此读取 a 和 b 是两个有趣的读取，所以看到 b=1 和 a=0是允许和可能的。

现在这又允许 JVM 在 writer 中进行锁粗化，所以它变成:

 void threadX() {
     synchronized(this) {
         a = 1;
         b = 1;
     }
 }

我的问题是，如果读者最初是这样写的:

void threadY() {
     synchronized(this) {
         int r1 = b;
     }

     synchronized(this) {
         int r2 = a;
     }
 }

还会允许锁粗化吗？我认为我知道答案，但我也想听到有根据的解释。

Answer 1

是的，这是允许的。

---

这里有一个简单的解释。

记住 synchronized block :

1. 原子执行:
   • 当另一个线程持有相同的锁时，一个线程不能进入一个synchronized block
   • 当线程进入synchronized block 时，它会立即看到在先前执行的synchronized block 中所做的一切
2. 以全局顺序执行，与每个线程的程序顺序一致(你说的同步顺序)

换句话说，synchronized block 总是以全局顺序以原子方式执行。不同的执行在 synchronized block 如何交错方面可能不同，但情况总是如此:

1. threadX() 中的第一个 synchronized block 总是在第二个 block 之前执行
2. 对于来自 threadY() 的 synchronized block 也是如此

有 6 种可能的交错:

threadX          threadY           threadX          threadY             threadX          threadY       
-------------------------------    -------------------------------      -------------------------------
synchronized { |                   synchronized { |                     synchronized { |               
  a = 1;       |                     a = 1;       |                       a = 1;       |               
}              |                   }              |                     }              |               
synchronized { |                                  | synchronized {                     | synchronized {
  b = 1;       |                                  |   int r1 = b;                      |   int r1 = b; 
}              |                                  | }                                  | }             
               | synchronized {    synchronized { |                                    | synchronized {
               |   int r1 = b;       b = 1;       |                                    |   int r2 = a; 
               | }                 }              |                                    | }             
               | synchronized {                   | synchronized {      synchronized { |               
               |   int r2 = a;                    |   int r2 = a;         b = 1        |               
               | }                                | }                   }              | }             
           (Case A)                           (Case B)                             (Case C)            
                                                                                                       
                                                                                                       
threadX          threadY           threadX          threadY             threadX          threadY       
-------------------------------    -------------------------------      -------------------------------
               | synchronized {                   | synchronized {                     | synchronized {
               |   int r1 = b;                    |   int r1 = b;                      |   int r1 = b; 
               | }                                | }                                  | }             
               | synchronized {    synchronized { |                     synchronized { |               
               |   int r2 = a;       a = 1;       |                       a = 1;       |               
               | }                 }              |                     }              |               
synchronized { |                                  | synchronized {      synchronized { |               
  a = 1;       |                                  |   int r2 = a;         b = 1;       |               
}              |                                  | }                   }              |               
synchronized { |                   synchronized { |                                    | synchronized {
  b = 1;       |                     b = 1;       |                                    |   int r2 = a; 
}              |                   }              |                                    | }             
           (Case D)                          (Case E)                             (Case F)             

当您在 threadY() 中合并 synchronized block 时:

void threadY() {                    void threadY() {          
     synchronized(this) {                synchronized(this) { 
         int r1 = b;                       int r1 = b;        
     }                        =>           int r2 = a;        
     synchronized(this) {                }                    
         int r2 = a;                }                         
     }                                                        
 }                                                            

然后，您实际上只保留来自 threadY() 的 synchronized block 彼此相邻的情况:即情况 A、C 和 D。

由于这次优化后没有出现新的可能执行，那么这次优化是合法的。

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对于更严格和详细的解释，我建议:

1. J. Manson's Ph.D. Thesis on JMM 中的“锁定粗化”一章
2. 锁粗化 example在 A. Shipilev 的一篇文章中，在 the answer above 中推荐