如何避免数据竞争——两个例子答案

【问题标题】：How to Avoid Data Races - Two Examples如何避免数据竞争——两个例子
【发布时间】：2013-12-19 23:12:31
【问题描述】：

有人告诉我，以下代码示例存在数据竞争条件（当然，假设是多个线程）：

class C { 
 private int x = 0; 
 private int y = 0; 

 void f() { 
     x = 1; 
     y = 1; 
 } 

 void g() { 
     int a = y; 
     int b = x; 
     assert(b >= a); 
 } 
}

然而，我被告知以下“修复”没有数据竞争：

class C { 
 private int x = 0; 
 private int y = 0; 

 void f() { 
     synchronized(this) { x = 1; } 
     synchronized(this) { y = 1; } 
 } 

 void g() { 
     int a, b; 
     synchronized(this) { a = y; } 
     synchronized(this) { b = x; } 
     assert(b >= a); 
 } 
}

可以理解，上面的例子还有其他问题，但是我只是想知道为什么第二个代码块没有竞态条件。同步每个赋值语句如何消除数据竞争条件？一次只同步一个赋值语句有什么意义？

澄清一下，数据竞争是这样定义的：

Data races: Simultaneous read/write or write/write of the same memory location

【问题讨论】：

你能解释一下为什么第一个代码有竞争条件吗？

标签： java parallel-processing atomic race-condition

【解决方案1】：

在第一个示例中，data 竞争条件将通过断言失败而被注意到。

那么这怎么可能呢？ y > x 应该始终为假，因为y 写在x 之后并在x 之前读取。

即使你考虑所有的交错

            Thread 1                 Thread 2
            ----------------------------------
            read y
            read x
                                     write x 1
                                     write y 1

您应该始终拥有x <= y

但是在安全执行中，如果read v在write v执行期间，无法保证读取的值.

v is 0
T1 write 1:   wwwwwwwww
T2 read   :         rrrrr 
T3 read   :               rrrrr

在这种情况下，T2 读取的值可以是任何值，例如42。同时保证T3读取的值是1。

在第一种情况下，a 和 b 可以是任何东西，因此断言可能会失败。 “修复”保证永远不会发生数据竞争（并发读\写），并且a 和b 将始终为 0 或 1。

【讨论】：

在您的示例中，T2 读取的值怎么可能是“任何东西”？这是计算机体系结构的低级概念，涉及变量的分配方式吗？列出一些我可以查找的一般概念会很有帮助。
这就是重点。假设 x 为 0。您对x = 1 唯一了解的是，在 x 之前是零，在 x 之后是一。与during 无关。语言、处理器、编译器提供了明确的方式来添加关于during 的额外保证。 原子性，最强大的就是你可以像没有期间一样行事

【解决方案2】：

谁告诉你这是错的；如果单独同步，竞争条件（在 assert 之前更改 x 和 y；实际上，只是 assert (x >= y); 有同样的问题）仍然存在。

JIT JVM 可能会很好地执行锁粗化并将两对分配移动到单个 synchronized 块中，但语言语义不能保证这一点。

【讨论】：

即使锁粗化另一个线程也无法观察到 b

【解决方案3】：

同步关键字是关于不同线程读取和写入相同的变量、对象和资源。这不是 Java 中的一个小话题，但这里引用 Sun 的一句话：

同步方法启用了一种防止线程干扰和内存一致性错误的简单策略：如果一个对象对多个线程可见，则对该对象变量的所有读取或写入都通过同步方法完成。

简而言之：当您有两个线程正在读取和写入同一个“资源”时，例如一个名为 foo 的变量，您需要确保这些线程以原子方式访问该变量。如果没有 synchronized 关键字，您的线程 1 可能看不到线程 2 对 foo 所做的更改，或者更糟的是，它可能只更改了一半。这不会是你在逻辑上所期望的。

【讨论】：