如何理解JDK9内存模型？

Question

我正在学习 JDK9 内存模型。

看完演讲 Java Memory Model Unlearning Experience 和阅读论文 Using JDK 9 Memory Order Modes.

我对一些概念感到困惑。

不透明是否立即保证可见性？
如何理解论文中的偏序和全序？

第一个问题，论文说

It is almost never a good idea to use bare spins waiting for values of variables. Use Thread.onSpinWait, Thread.yield, and/or blocking synchronization to better cope with the fact that "eventually" can be a long time, especially when there are more threads than cores on a system.

所以如果我写代码：

// shared variable I and VarHandle I_HANDLE which referred to I
public static int I = 0;

public static final VarHandle I_HANDLE;

// Thread-1
I_HANDLE.setOpaque(1);

// Thread-2
while((int) I_HANDLE.getOpaque() == 0){
}

线程 2 最终会终止，但可能会在很长时间后终止？

如果是这样，是否有任何最小的方法来保证线程 2 立即看到线程 1 的修改？ (Release/Acquire?不稳定?)

Answer 1

没有“立即”更新之类的东西。甚至电也以有限的速度移动。通常，要求在特定时间跨度内的可感知效果就像要求操作的特定执行时间。两者都不能保证，因为它们是 JVM 无法更改的底层架构的属性。

实际上，当然，JVM 开发人员试图使操作尽可能快，作为程序员，对您来说重要的是，关于更新的线程间可见性，没有比不透明写入更快的替代方法。更强的访问模式不会改变更新变得可见的速度，它们会为读取和写入的重新排序添加额外的限制。

因此，在您的示例中，更新将在体系结构和系统负载允许的情况下尽快显示¹，但不要询问实际数字。没有人能说这需要多长时间。如果您需要时间量方面的保证，则需要一个特殊的（“实时”）实现，它可以为您提供 Java 内存模型之外的额外保证。

¹举一个实际场景：线程1和2可能会竞争同一个CPU。线程 1 写入值并在任务切换之前继续运行操作系统特定时间（甚至不能保证线程 2 是下一个）。这意味着可能会经过相当长的时间，无论是挂钟时间还是写入后线程 1 的进度。当然，其他线程也可能同时在其他 CPU 核心上取得很大进展。但也有可能线程 2 在线程 1 提交写入之前进行轮询是线程 1 没有机会写入新值的原因。这就是为什么你应该用 onSpinWait 或 yield 标记这样的轮询循环，让执行环境有机会防止这种情况发生。有关两者之间差异的讨论，请参阅。

Answer 2

简单来说，opaque就是要进行读写操作。所以它没有被编译器优化掉。

它不提供任何关于其他变量的排序保证。

因此，这对于性能计数器来说非常有用，其中 1 个线程执行更新，而其他线程读取它。

但是如果你会做以下（伪）

// global
final IntReference a = new IntReference();
final IntReference b = new IntReference();

void thread1(){
    a.setPlain(1);
    b.setOpaque(1);
}

void thread2(){
    int r1 = b.getOpaque();
    int r2 = a.getPlain();
    if(r1 == 1 && r2 == 0) println("violation");
}

那么打印 'violation' 可能是因为：

a,b 的商店被重新排序
来自 a 和 b 的负载被重新排序。

但是，如果您使用商店发布和加载获取，则不会发生重新排序，因为发布和获取提供了关于其他变量的排序约束。

void thread1(){
    a.setPlain(1);
    [StoreStore] <--
    [LoadStore]
    b.setRelease(1);
}

void thread2(){
    int r1 = b.getAcquire();
    [LoadLoad] <---
    [LoadStore]
    int r2 = a.getPlain();
    if(r1 == 1 && r2 == 0) println("violation");
}

如何理解JDK9内存模型？

How to understand JDK9 memory model?

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multithreading

volatile

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