Java 多线程并发，线程什么时候会刷新 "工作内存"

[laoluo1991]

讨论一个 Java 多线程相关的问题

存在线程 A、B, 共享变量 v , B 会循环读取变量 v

线程 A 对共享变量 v 进行了修改

线程 B 什么情况下能读到线程 A 修改后的值

测试代码如下

目前已知测试

循环体内为空的时候不停

循环体内为 Object obj = new Object(); 的时候不停

循环体内为 System.out.println(); 的时候停

循环体内为 Thread.sleep(1000); 的时候停

循环体内为 File file = new File("C:\work\test.txt"); 的时候停

public class TestDemo {

    private  static boolean  keepRunning = true;

    public static void main(String[] args)  throws Exception {
        new Thread(
            ()->{
                while (keepRunning){
                    //do something
                }
                System.out.println("循环停止");
            }
        ).start();
        Thread.sleep(1000);
        keepRunning = false;
        System.out.println("下达循环停止指令");
    }

}

[vansl]

是想验证进行 I/O 等导致线程阻塞的操作时会刷新本地内存？貌似没有意义吧。

[momocraft]

做了（ Jawa 内存模型中能保证内存可见性的事，如 volatile / monitor / explicit lock ）就应该看得到

不做未必看不到，但应把看到视作偶然，不要基于巧合编程

[gamexg]

赞同楼上，不要依赖巧合。
非 java 程序员，不清楚语言有哪些线程同步机制。
但是大部分语言都是一样的，如果代码不明确的线程同步，那么编译器、cpu 有可能做出各种缓存、乱序执行，结果会不可预期。

[xomix]

虽然主语言不是 java，但是赞同不要基于巧合编程的答案。

[peyppicp]

keepRunning 这个变量是在内存上的，并不在 cpu 缓存上，读取运算的时候要先从内存加载到缓存上，如果 cpu 的缓存没有更新，那么读到的就是旧值。
IO 线程在遇到阻塞时，cpu 会将其切换，在其重新执行时，会重新从内存中加载数据，如 keepRunning，这个时候 keepRunning 已经被更新了，所以循环就停止了。

[codehz]

推荐去了解一下 java 的内存模型，这个关键词应该能搜索到相关内容了

[gaius]

用 volitale

[xzg]

@peyppicp 赞成楼上的说法，读取 cpu 缓存的值是关键

[neoblackcap]

@peyppicp JIT 之后 keepRunning 会不会优化成在 CPU 缓存上啊？

[reus]

最怕拿一次两次的测试当真理
如果内存模型没有保证，那可能下个版本就不是这样了，你这就是埋坑

[peyppicp]

@neoblackcap 在这个 case 下，keepRunning 应该会被 JIT 优化到 main 函数里面的一个局部变量，这个这个玩意是分配在栈上的，栈在内存上，所以还是会在内存上，并不会优化到 cpu 缓存。

个人想法，欢迎各位探讨

[yidinghe]

多线程访问同一个对象或变量，要严格进行同步操作。最简单的办法就是 synchronized 关键字。

[turnrut]

跟 java 内存模型没太大关系, cpu 为了性能会优先从自己的独立高速缓存(程序无法感知)操作数据, intel 的指令里专门提供了一个前缀 F0H 强制使用主内存.
The LOCK prefix (F0H) forces an operation that ensures exclusive use of shared memory in a multiprocessor environment.
详见 Intel® 64 and IA-32 Architectures Software Developer's Manuals Vol. 2A 2.2.1
链接 https://software.intel.com/sites/default/files/managed/39/c5/325462-sdm-vol-1-2abcd-3abcd.pdf

[neoblackcap]

@peyppicp
@turnrut

感觉还是 @turnrut 说得对啊。不过这样又会牵涉到硬件，毕竟这代码只是 Java。比如这个 JVM 是跑在非 x86 的 CPU 上，那结果大概也会不一样。

[turnrut]

上面说的有点问题, 专门有几个指令用来刷新 cpu cache 的
比如 CLFLUSH — Flush Cache Line
https://www.felixcloutier.com/x86/clflush

[peyppicp]

@neoblackcap 是我说的不清楚？ cpu 执行指令的时候要先从内存加载到缓存，我已经说明过了。JIT 优化 keepRunning 之后，keepRunning 也会分配到内存上，执行的时候加载到 cpu 缓存里。JIT 是不能直接优化到 cpu 缓存里面的

[neoblackcap]

@peyppicp 是啊，会加载到缓存。那么程序应该是直接读缓存的吧？那么比如线程 1 在核心 1 上跑，线程 2 在核心 2 上跑，线程 1 将 keepRunning 设成 false，这里没有同步的话，这个 keepRunning 的值按道理不会立刻刷新核心 2 的高速缓存吧。什么时候线程 2 停止应该是不确定的。

[gtexpanse]

你得到的结论只是巧合——如果严格点从 jvm 的角度来说（其实这个“什么时候刷新”跟 jvm 也没啥关系）。

[gamexg]

@neoblackcap cpu 高速缓存问题倒是不用担心，cpu 硬件可以保证 cpu 核 1 更新了内存时其他核心的缓存会失效。

[gamexg]

@gamexg #19 但是这里只是直接读写内存硬件上可以保证高速缓存不会是旧数据。

应用程序自己从内存读到寄存器的数据不会受这个保护，还会是旧值。