java - 根据java内存模型，同步真正做了什么？

Question

看了一点java的内存模型和同步之后，提出了几个问题：

即使线程 1 同步写入，虽然写入的效果会被刷新到主内存，但线程 2 仍然看不到它们，因为读取来自 1 级缓存。所以同步写入只能防止写入冲突。 (Java thread-safe write-only hashmap)

其次，当一个同步方法退出时，它会自动与任何后续对同一对象的同步方法调用建立起之前的关系。这保证了对象状态的更改对所有线程都是可见的。 (https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/syncmeth.html)

第三个网站（我再也找不到它了，抱歉）说，对任何对象的每次更改——它不关心引用来自哪里——都会在方法离开同步块并建立时刷新到内存中发生在的情况。

我的问题是：

1. 退出同步块后真正刷新回内存的是什么？ （正如一些网站也说过，只有获得锁的对象才会被刷新。）

2. 在这种情况下，happens-before-relaitonship 是什么意思？进入区块时会从内存中重新读取什么，什么不是？

3. 锁是如何实现这个功能的（来自https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/locks/Lock.html）：

   所有 Lock 实现必须强制执行与内置监视器锁提供的相同内存同步语义，如 Java™ 语言规范第 17.4 节所述：

   成功的锁定操作与成功的锁定操作具有相同的内存同步效果。 成功的解锁操作与成功的解锁操作具有相同的内存同步效果。 不成功的锁定和解锁操作，以及重入锁定/解锁操作，不需要任何内存同步效果。

如果我认为所有内容都将被重新读取和刷新的假设是正确的，那么这可以通过在锁定和解锁功能中使用同步块来实现（这通常也是必需的），对吧？如果错了，这个功能怎么实现？

提前谢谢你！

Answer 1

happens-before-relationship 是您必须了解的基本内容，因为 the formal specification 就是根据这些来运作的。 “冲洗”之类的术语是技术细节，可以帮助您理解它们，或者在最坏的情况下误导您。

如果一个线程在synchronized(object1) { … } 中执行操作A，然后在synchronized(object1) { … } 中执行操作B，假设object1 引用同一个对象，则会发生 -A 和 B 之间的-before-relationship，并且这些操作对于访问共享可变数据是安全的（假设没有其他人修改此数据）。

但这是有向关系，即B可以安全地访问A修改的数据。但是当看到两个synchronized(object1) { … }块时，确定object1是同一个对象时，你仍然需要知道A是在B之前执行的还是B在A之前执行的，才能知道方向发生在关系之前。对于普通的面向对象的代码，这通常很自然，因为每个动作都会对其找到的对象的任何先前状态进行操作。

说到刷新，离开synchronized 块会导致所有写入数据的刷新，进入synchronized 块会导致重新读取所有可变数据，但在同一实例上没有synchronized 的互斥保证，有无法控制哪个发生在另一个之前。更糟糕的是，您无法使用共享数据来检测情况，因为在不阻塞其他线程的情况下，它仍然可以不一致地修改您正在操作的数据。

由于在不同对象上同步无法建立有效的 happens-before 关系，因此不需要 JVM 的优化器来维持全局刷新效果。最值得注意的是，如果逃逸分析证明该对象从未被其他线程看到，那么今天的 JVM 将取消同步。

因此，您可以在对象上使用同步来保护对存储在其他地方（即不在该对象中）的数据的访问，但是对于对相同共享数据的所有访问，它仍然需要在同一个对象实例上进行一致的同步，这会使程序复杂化逻辑，而不是简单地在包含受保护数据的同一对象上同步。

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volatile变量，就像Locks内部使用的一样，也有全局flush作用，如果线程在读写同一个volatile变量，并使用该值形成正确的程序逻辑。这比 synchronized 块更棘手，因为代码执行没有互斥，或者您可以将其视为仅限于单个读取、写入或 cas 操作的互斥。

Answer 2

没有 flush 本身，只是这样想更容易（也更容易绘制）；这就是为什么网上有很多资源提到刷新到主内存（假设是 RAM），但实际上它并不经常发生。真正发生的是，将加载和/或存储缓冲区耗尽到 L1 缓存（IBM 的情况下为 L2），并且由缓存一致性协议从那里同步数据；或者换一种说法，缓存足够聪明，可以相互通信（通过总线），并且不会一直从主内存中获取数据。

这是一个复杂的主题（免责声明：即使我尝试对此进行大量阅读，有时间进行大量测试，但我绝对不能完全理解它），它是关于潜在的编译器/cpu /etc 重新排序（从不尊重程序顺序），它是关于缓冲区的刷新，关于内存屏障，释放/获取语义......我认为如果没有博士报告，你的问题是无法回答的；这就是为什么JLS 中有更高的层被称为 - “happens-before”。

至少了解上述内容的一小部分，您就会明白您的问题（至少前两个）没有什么意义。

退出同步块真正刷新回内存的内容

可能什么都没有 - 缓存彼此“对话”以同步数据；我只能想到另外两种情况：当您第一次读取一些数据时以及当一个线程死亡时 - 所有写入的数据都将被刷新到主内存（但我不确定）。

在这种情况下，发生关系之前是什么意思？进入区块时会从内存中重新读取什么，什么不是？

真的，和上面那句话一样。

锁是如何实现这个功能的

通常通过引入内存屏障；就像挥发物一样。