为什么 `synchronized (new Object()) {}` 是无操作?

2024-01-26

在下面的代码中:

class A {
    private int number;

    public void a() {
        number = 5;
    }

    public void b() {
        while(number == 0) {
            // ...
        }
    }
}

如果调用方法 b,然后启动一个新线程来触发方法 a,则不能保证方法 b 能够看到number因此b可能永远不会终止。

当然我们可以做number volatile来解决这个问题。然而出于学术原因让我们假设volatile不是一个选项:

The JSR-133 常见问题解答 http://www.cs.umd.edu/~pugh/java/memoryModel/jsr-133-faq.html#synchronization告诉我们:

退出同步块后,我们释放监视器,这具有将缓存刷新到主内存的作用,以便其他线程可以看到该线程所做的写入。在进入同步块之前,我们需要获取监视器,该监视器具有使本地处理器缓存失效的效果这样变量将从主内存中重新加载。

听起来我只需要两者a and b进入和退出任何synchronized- 完全阻止,无论他们使用什么显示器。更准确地说,它听起来像这样......:

class A {
    private int number;

    public void a() {
        number = 5;
        synchronized(new Object()) {}
    }

    public void b() {
        while(number == 0) {
            // ...
            synchronized(new Object()) {}
        }
    }
}

...将消除问题并保证b将看到更改为a因此也最终会终止。

然而,常见问题解答也明确指出:

另一个含义是以下模式,有些人认为 用于强制内存屏障,不起作用:

synchronized (new Object()) {}

这实际上是一个空操作,你的编译器可以完全删除它, 因为编译器知道没有其他线程会同步 同一个显示器。您必须为以下内容建立一个发生在关系之前的关系: 一个线程查看另一个线程的结果。

现在这很令人困惑。我认为同步语句会导致缓存刷新。它肯定不能将缓存刷新到主内存,因为主内存中的更改只能由在同一监视器上同步的线程看到,特别是因为对于基本上执行相同操作的 volatile,我们甚至不需要监视器,还是我弄错了?那么为什么这是一个空操作并且不会导致b通过保证终止?


FAQ 并不是此事的权威; JLS 是。部分17.4.4 http://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-17.html#jls-17.4.4指定同步关系,该关系馈入发生之前关系(17.4.5)。相关要点是:

  • 监视器上的解锁操作m 同步于所有后续锁定操作m(其中“后续”是根据同步顺序定义的)。

Since m这是对new Object(),并且它永远不会存储或发布到任何其他线程,我们可以确定没有其他线程会获取锁m释放该块中的锁后。此外,由于m是一个新对象,我们可以确定之前没有对其进行解锁的操作。因此,我们可以确定没有任何操作与此操作正式同步。

从技术上讲,您甚至不需要执行完整的缓存刷新即可达到 JLS 规范;这超出了 JLS 的要求。 Atypical实现可以做到这一点,因为这是硬件让您做的最简单的事情,但可以说它“超越”了。在以下情况下逃逸分析 https://www.wikiwand.com/en/Escape_analysis告诉优化编译器我们需要的更少,编译器可以执行的更少。在您的示例中,转义分析可以告诉编译器该操作没有效果(由于上述推理)并且可以完全优化。

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