诡异的并发之可见性(并发编程中的诡异可见性问题解析)

原创

ithorizon 7个月前 (10-20) 阅读数 43 #后端开发

诡异的并发之可见性 - 并发编程中的诡异可见性问题解析

一、引言

在多线程编程中，可见性是一个至关重要的问题。它指的是当一个线程修改了共享变量的值后，其他线程能够立即看到这个修改。如果并发编程中的可见性问题没有得到妥善处理，就或许让程序运行出现不可预期的导致，甚至让系统崩溃。本文将探讨并发编程中的一些诡异可见性问题，并分析其成因和解决方案。

二、可见性问题的成因

在多线程环境中，可见性问题核心由以下几个因素引起：

缓存一致性：每个线程或许会将共享变量缓存到自己的工作内存中，当修改这个变量时，或许会仅仅修改缓存的副本而不是直接写入主内存。

指令重排序：编译器和处理器或许会对指令进行重排序，以优化程序性能，这或许让变量的修改顺序与代码中的顺序不一致。

内存屏障：现代处理器使用内存屏障来保证内存操作的顺序性和可见性，不当的使用或缺少内存屏障或许让可见性问题。

三、案例分析

3.1 缓存一致性问题

下面是一个明了的例子，展示缓存一致性或许让的问题：


public class VisibilityExample {
    private boolean flag = false;
    public void writer() {
        try {
            Thread.sleep(1000); // 模拟耗时操作
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        flag = true;
    }
    public void reader() {
        while (!flag) {
            // 循环等待
        }
        System.out.println("Reader线程看到了修改后的flag值");
    }
    public static void main(String[] args) {
        VisibilityExample example = new VisibilityExample();
        Thread writerThread = new Thread(example::writer);
        Thread readerThread = new Thread(example::reader);
        readerThread.start();
        writerThread.start();
    }
}

在这个例子中，尽管writer线程修改了flag的值，但reader线程或许由于缓存一致性问题而无法立即看到这个修改，让其陷入无限循环。

3.2 指令重排序问题

下面是一个展示指令重排序让问题的例子：


public class ReorderingExample {
    private int a = 0;
    private boolean flag = false;
    public void writer() {
        a = 1; // 1
        flag = true; // 2
    }
    public void reader() {
        if (flag) { // 3
            int i = a * a; // 4
            System.out.println("Reader线程计算导致：" + i);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        ReorderingExample example = new ReorderingExample();
        Thread writerThread = new Thread(example::writer);
        Thread readerThread = new Thread(example::reader);
        readerThread.start();
        writerThread.start();
    }
}