Contoh analisis model memori berbilang benang yang tidak menentu dan JMM bagi pengaturcaraan serentak Java

1. Lihat fenomena melalui program

Sebelum kita mula menerangkan model cache berbilang benang Java kepada anda, mari kita lihat kod berikut. Logik kod ini sangat mudah: utas utama memulakan dua sub-benang, satu utas 1 dan satu utas 2. Thread 1 dilaksanakan dahulu, dan thread 2 dilaksanakan selepas tidur selama 2 saat. Kedua-dua utas menggunakan shareFlag pembolehubah dikongsi, dengan nilai awal palsu. Jika shareFlag sentiasa sama dengan palsu, urutan 1 akan sentiasa berada dalam gelung tak terhingga, jadi kami menetapkan shareFlag kepada benar dalam utas 2.

public class VolatileTest {
  public static boolean shareFlag = false;
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    new Thread(() -> {
      System.out.print("开始执行线程1 =>");
      while (!shareFlag){  //shareFlag = false则一直死循环
        //System.out.println("shareFlag=" + shareFlag);
      }
      System.out.print("线程1执行完成 =>");
    }).start();
    Thread.sleep(2000);
    new Thread(() -> {
      System.out.print("开始执行线程2 =>");
      shareFlag = true;
      System.out.print("线程2执行完成 =>");
    }).start();
  }
}

Jika anda belum mempelajari model benang JMM, mungkin selepas membaca kod di atas, anda berharap hasil output adalah seperti berikut:

Mula laksanakan thread 1 => Mula melaksanakan thread 2 => Pelaksanaan Thread 2 selesai => Pelaksanaan thread 1 selesai =>

Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah, orang biasa memahami kod ini Mula-mula laksanakan thread 1 dan masukkan gelung . 2 Ubah suai shareFlag=true, dan benang 1 melompat keluar dari gelung. Oleh itu, utas 1 yang melompat keluar dari gelung akan mencetak "Pelaksanaan utas 1 selesai =>", tetapi selepas percubaan pengarang, **"Pelaksanaan utas 1 selesai =>" tidak akan dicetak, dan utas 1 tidak melompat keluar dari gelung tak terhingga**. This Why?

2. Mengapa fenomena ini berlaku (model JMM)?

Untuk menjelaskan masalah yang dinyatakan di atas, kita perlu mempelajari model memori Java JMM (Java Memory Model) Saya rasa lebih tepat untuk memanggilnya model memori berbilang benang Java.

• Pertama sekali, dalam JMM, setiap utas mempunyai memori kerja sendiri Apabila program bermula, utas memuatkan (baca&muat) pembolehubah yang dikongsi ke Dalam ingatan kerjanya sendiri, pembolehubah memori yang dimuatkan ke dalam memori kerja benang ialah salinan pembolehubah yang dikongsi dalam ingatan utama. Maksudnya, terdapat tiga salinan shareFlag dalam ingatan pada masa ini, dan nilainya semuanya sama dengan palsu.

• Apabila urutan 2 melaksanakan shareFlag=true, ia mengubah suai salinan memori kerjanya kepada shareFlag=true, dan pada masa yang sama menulis nilai salinan kembali (simpan&tulis) ke memori utama secara serentak.

• Tetapi shareFlag=false dalam ingatan kerja thread 1 tidak berubah, jadi thread 1 telah berada dalam gelung tak terhingga.

3. Protokol koheren cache MESI

Pengubahsuaian thread 2 bagi pembolehubah yang dikongsi tidak akan dilihat oleh urutan 1, yang konsisten dengan keputusan percubaan dan model JMM di atas. Jadi bagaimanakah benang 1 dapat melihat bahawa nilai pembolehubah yang dikongsi telah berubah? Malah, ia adalah sangat mudah. ​​Hanya tambahkan kata kunci yang tidak menentu pada pembolehubah kongsi shareFlag.

public volatile static boolean shareFlag = false;

Prinsip asasnya adalah seperti ini dengan menambahkan kata kunci yang tidak menentu menggesa JMM untuk mengikuti protokol ketekalan cache MESI Protokol termasuk spesifikasi penggunaan cache berikut (Anda tidak perlu membacanya jika anda tidak faham. Ia akan digunakan di bawah. Huraikan dalam bahasa dan contoh yang mudah ).

1. Diubahsuai: Mewakili bahawa data baris cache semasa diubah suai (Kotor), dan hanya diubah suai dalam cache CPU semasa; , Data dalam baris cache berbeza daripada data dalam cache lain dan daripada data dalam baris dalam ingatan.

2. Eksklusif: mewakili bahawa data dalam baris cache semasa adalah data yang sah, dan tiada baris data sedemikian dalam cache CPU lain dan data talian cache semasa adalah berbeza daripada data dalam memori yang sama.

3. Dikongsi: Barisan data ini akan dicache dalam Cache yang mewakili berbilang CPU dan data dalam Cache adalah konsisten dengan data dalam memori

4. Tidak sah: Menunjukkan bahawa data dalam baris Cache semasa adalah tidak sah; 🎜>Cache di atas Spesifikasi penggunaan mungkin terlalu rumit, secara ringkasnya, ia adalah

Apabila thread 2 mengubah suai shareFlag (rujuk Modify), maklumkan kepada bas bahawa saya telah mengubah suai. shareFlag pembolehubah dikongsi,

Thread 1 memantau Bas Apabila ia mengetahui bahawa shareFlag pembolehubah dikongsi telah diubah suai, ia akan memadamkan salinan shareFlag dalam memori kerjanya untuk menjadikannya tidak sah.

• Apabila thread 1 perlu menggunakan shareFlag sekali lagi dan mendapati tiada salinan pembolehubah shareFlag dalam memori kerja, ia akan memuat semula (baca&muat) daripada memori utama

Atas ialah kandungan terperinci Contoh analisis model memori berbilang benang yang tidak menentu dan JMM bagi pengaturcaraan serentak Java. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!