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编程问答

通过示例了解挥发

發布時間：2023/12/3 编程问答 34 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了通过示例了解挥发小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

我們已經花了幾個月的時間來穩定Plumbr中的鎖定檢測功能。在此期間，我們遇到了許多棘手的并發問題。許多問題是獨特的，但是一種特殊類型的問題一直反復出現。

您可能已經猜到了–濫用volatile關鍵字。我們已經發現并解決了許多問題，其中大量使用volatile使應用程序的任意部分變慢，延長了鎖定保持時間，并最終使JVM屈服。反之亦然-授予過于寬松的訪問策略會引發一些令人討厭的并發問題。

我想每個Java開發人員都會回想起該語言的第一步。使用手冊和教程的日子日復一日。這些教程都有關鍵字列表，其中volatile是最可怕的關鍵字之一。隨著時間的流逝，越來越多的代碼不需要使用此關鍵字，我們很多人都忘記了volatile的存在。直到生產系統開始以無法預測的方式破壞數據或死亡。調試這種情況迫使我們中的一些人真正理解了這個概念。但是我敢打賭，這并不是一個令人愉快的課程，所以也許我可以通過一個簡單的例子來闡明一些概念，從而節省一些時間。

揮發作用的例子

該示例模擬了一個銀行辦公室。銀行辦公室的類型，您可以在此從售票機中選擇隊列編號，然后在您前面的隊列得到處理后等待邀請。為了模擬這樣的辦公室，我們創建了以下示例，該示例由兩個線程組成。

這兩個線程中的第一個被實現為CustomerInLine。這是一個線程，除了等待NEXT_IN_LINE中的值與客戶的票證匹配外，什么也不做。票號被硬編碼為＃4。時間到了（ NEXT_IN_LINE> = 4），線程將宣布等待結束并結束。這模擬了一個有一些客戶在排隊的到達辦公室的客戶。

排隊實現在Queue類中，該類運行一個循環，該循環調用下一個客戶，然后通過為每個客戶休眠200ms來模擬與該客戶的工作。呼叫下一個客戶后，存儲在類變量NEXT_IN_LINE中的值將增加1。

public class Volatility {static int NEXT_IN_LINE = 0;public static void main(String[] args) throws Exception {new CustomerInLine().start();new Queue().start();}static class CustomerInLine extends Thread {@Overridepublic void run() {while (true) {if (NEXT_IN_LINE >= 4) {break;}}System.out.format("Great, finally #%d was called, now it is my turn\n",NEXT_IN_LINE);}}static class Queue extends Thread {@Overridepublic void run() {while (NEXT_IN_LINE < 11) {System.out.format("Calling for the customer #%d\n", NEXT_IN_LINE++);try {Thread.sleep(200);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}} }

因此，運行此簡單程序時，您可能希望該程序的輸出類似于以下內容：

Calling for the customer #1 Calling for the customer #2 Calling for the customer #3 Calling for the customer #4 Great, finally #4 was called, now it is my turn Calling for the customer #5 Calling for the customer #6 Calling for the customer #7 Calling for the customer #8 Calling for the customer #9 Calling for the customer #10

看來，這個假設是錯誤的。取而代之的是，您將看到通過10個客戶的列表進行的隊列處理，并且不幸的線程模擬了＃4客戶，從不對其看到邀請發出警報。發生了什么，為什么客戶仍然坐在那里無休止地等待呢？

分析結果

您在這里面臨的是將JIT優化應用于代碼，該代碼將對NEXT_IN_LINE變量的訪問進行緩存。兩個線程都有自己的本地副本，并且CustomerInLine線程從不看到Queue實際增加了線程的值。如果現在您認為這是JVM中的一種可怕的錯誤，那么您就不完全正確了–允許編譯器這樣做以避免每次都重新讀取該值。因此，您可以提高性能，但要付出代價-如果其他線程更改狀態，則緩存副本的線程將不知道該狀態，并使用過時的值進行操作。

對于volatile正是這種情況。使用此關鍵字，編譯器將被警告特定狀態是易失性的，并且每次執行循環時，代碼都被強制重新讀取該值。有了這些知識，我們就可以進行簡單的修復-只需將NEXT_IN_LINE的聲明更改為以下內容，您的客戶就不會永遠坐在隊列中：

static volatile int NEXT_IN_LINE = 0;

對于那些只了解volatile用例而感到滿意的人，您將很高興。只是要注意附加的成本–當您開始聲明所有內容都是易失性時，您正在迫使CPU忽略本地緩存并直接進入主內存，從而減慢了代碼的速度并阻塞了內存總線。

引擎蓋下易揮發

對于那些希望詳細了解該問題的人，請和我在一起。要查看底層發生了什么，請打開調試以查看JIT從字節碼生成的匯編代碼。通過指定以下JVM選項可以實現此目的：

-XX:+UnlockDiagnosticVMOptions -XX:+PrintAssembly

在啟用和禁用volatile的情況下啟用這些選項的情況下運行程序，可以為我們提供以下重要見解：

運行不帶volatile關鍵字的代碼，表明我們在指令0x00000001085c1c5a上可以比較兩個值。當比較失敗時，我們繼續從0x00000001085c1c60到0x00000001085c1c66，后者跳回到0x00000001085c1c60，并產生無限循環。

0x00000001085c1c56: mov 0x70(%r10),%r11d0x00000001085c1c5a: cmp $0x4,%r11d0x00000001085c1c5e: jge 0x00000001085c1c68 ; OopMap{off=64};*if_icmplt; - Volatility$CustomerInLine::run@4 (line 14)0x00000001085c1c60: test %eax,-0x1c6ac66(%rip) # 0x0000000106957000;*if_icmplt; - Volatility$CustomerInLine::run@4 (line 14); {poll}0x00000001085c1c66: jmp 0x00000001085c1c60 ;*getstatic NEXT_IN_LINE; - Volatility$CustomerInLine::run@0 (line 14)0x00000001085c1c68: mov $0xffffff86,%esi

使用volatile關鍵字后，我們可以看到在指令0x000000010a5c1c40上我們將值加載到寄存器中，在0x000000010a5c1c4a上將其與保護值4進行了比較。如果比較失敗，我們從0x000000010a5c1c4e跳回到0x000000010a5c1c40，再次為新的值加載值校驗。這樣可以確保我們看到NEXT_IN_LINE變量的值已更改。

0x000000010a5c1c36: data32 nopw 0x0(%rax,%rax,1)0x000000010a5c1c40: mov 0x70(%r10),%r8d ; OopMap{r10=Oop off=68};*if_icmplt; - Volatility$CustomerInLine::run@4 (line 14)0x000000010a5c1c44: test %eax,-0x1c1cc4a(%rip) # 0x00000001089a5000; {poll}0x000000010a5c1c4a: cmp $0x4,%r8d0x000000010a5c1c4e: jl 0x000000010a5c1c40 ;*if_icmplt; - Volatility$CustomerInLine::run@4 (line 14)0x000000010a5c1c50: mov $0x15,%esi

現在，希望這種解釋可以使您擺脫幾個討厭的錯誤。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2014/08/understanding-volatile-via-example.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的通过示例了解挥发的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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