了解顺序一致性

Question

假设有 2 个线程在共享队列 @9​​87654321@ 上执行操作。每个线程的代码行都有编号，最初队列是空的。

线程 A：

A1) q.enq(x) 
A2) q.deq()

线程 B：

B1) q.enq(y)

假设执行顺序如下：

A1) q.enq(x)  
B1) q.enq(y)  
A2) q.deq()

因此我们得到y（即q.deq() 返回y）

这个执行是基于一本著名的书，据说是顺序一致的。请注意，方法调用不重叠。这怎么可能呢？我相信线程 A 在执行 A1 之前没有实际更新队列，直到它进入 A2 行，但这只是我的猜测。如果我从 Java 语言规范中看到这个解释，我会更加困惑：

顺序一致性是对程序执行中的可见性和顺序的非常强大的保证。在顺序一致的执行中，所有单独的操作（例如读取和写入）都有一个与程序顺序一致的总顺序，并且每个单独的操作都是原子的并且对每个线程立即可见。

如果是这样的话，我们会出队x。

我确定我错了。有人可以解释一下吗？

Answer 1

注意顺序一致性的定义是“与程序顺序一致”，而不是“与程序恰好执行的顺序一致”。

接着说：

如果程序没有数据竞争，那么程序的所有执行将看起来是顺序一​​致的。

（我强调“出现”）。

Java 的内存模型不强制执行顺序一致性。正如 JLS 所说：

如果我们使用顺序一致性作为我们的内存模型，我们讨论过的许多编译器和处理器优化都是非法的。例如，在表 17.3 中的跟踪中，一旦将 3 写入 p.x，就需要对该位置的后续读取才能看到该值。

所以 Java 的内存模型实际上并不支持顺序一致性。只是顺序一致性的出现。这只需要一些与程序顺序一致的动作顺序一致。

显然一些线程 A 和 B 的执行可能导致 A2 返回 y，具体来说：

B1) q.enq(y)
A1) q.enq(x)
A2) q.deq()

因此，即使程序碰巧按照您指定的顺序执行，也有一个“与程序顺序一致”的执行顺序，A2 返回y。因此，在这种情况下返回y 的程序仍然看起来是顺序一致的。

请注意，这不应被解释为 A2 返回x 是非法的，因为存在与程序顺序一致的顺序一致的操作序列可以给出该结果。

另请注意，这种顺序一致性的外观仅适用于正确同步的程序。如果您的程序没有正确同步（即有数据竞赛），那么所有的赌注都将被取消。