解密诡异并发问题的幕后黑手:可见性问题

摘要:可见性问题还是由CPU的缓存导致的,而缓存导致的可见性问题是导致诸多诡异的并发编程问题的“幕后黑手”之一。

本文分享自华为云社区《【高并发】一文解密诡异并发问题的第一个幕后黑手——可见性问题》,作者:冰 河。

并发编程一直是很让人头疼的问题,因为多线程环境下不太好定位问题,它不像一般的业务代码那样打个断点,debug一下基本就能够定位问题所在。并发编程中,出现的问题往往都是很诡异的,而且大多数情况下,问题也不是每次都会重现的。那么,我们如何才能够更好的解决并发问题呢?这就需要我们了解造成这些问题的“幕后黑手”究竟是什么!

可见性

对于什么是可见性,比较官方的解释就是:一个线程对共享变量的修改,另一个线程能够立刻看到。

说的直白些,就是两个线程共享一个变量,无论哪一个线程修改了这个变量,则另外的一个线程都能够看到上一个线程对这个变量的修改。这里的共享变量,指的是多个线程都能够访问和修改这个变量的值,那么,这个变量就是共享变量。

例如,线程A和线程B,它们都是直接修改主内存中的共享变量,无论是线程A修改了共享变量,还是线程B修改了共享变量,则另一个线程从主内存中读取出来的变量值,一定是修改过的值,这就是线程的可见性。

解密诡异并发问题的幕后黑手:可见性问题

可见性问题

可见性问题,可以这样理解:一个线程修改了共享变量,另一个线程不能立刻看到,这是由CPU添加了缓存导致的问题。

理解了什么是可见性,再来看可见性问题就比较好理解了。既然可见性是一个线程修改了共享变量后,另一个线程能够立刻看到对共享变量的修改,如果不能立刻看到,这就会产生可见性的问题。

单核CPU不存在可见性问题

理解可见性问题我们还需要注意一点,那就是 在单核CPU上不存在可见性问题。 这是为什么呢?

因为在单核CPU上,无论创建了多少个线程,同一时刻只会有一个线程能够获取到CPU的资源来执行任务,即使这个单核的CPU已经添加了缓存。这些线程都是运行在同一个CPU上,操作的是同一个CPU的缓存,只要其中一个线程修改了共享变量的值,那另外的线程就一定能够访问到修改后的变量值。

解密诡异并发问题的幕后黑手:可见性问题

多核CPU存在可见性问题

单核CPU由于同一时刻只会有一个线程执行,而每个线程执行的时候操作的都是同一个CPU的缓存,所以,单核CPU不存在可见性问题。但是到了多核CPU上,就会出现可见性问题了。

这是因为在多核CPU上,每个CPU的内核都有自己的缓存。当多个不同的线程运行在不同的CPU内核上时,这些线程操作的是不同的CPU缓存。一个线程对其绑定的CPU的缓存的写操作,对于另外一个线程来说,不一定是可见的,这就造成了线程的可见性问题。

解密诡异并发问题的幕后黑手:可见性问题

例如,上面的图中,由于CPU是多核的,线程A操作的是CPU-01上的缓存,线程B操作的是CPU-02上的缓存,此时,线程A对变量V的修改对线程B是不可见的,反之亦然。

Java中的可见性问题

使用Java语言编写并发程序时,如果线程使用变量时,会把主内存中的数据复制到线程的私有内存,也就是工作内存中,每个线程读写数据时,都是操作自己的工作内存中的数据。

解密诡异并发问题的幕后黑手:可见性问题

内容版权声明:除非注明,否则皆为本站原创文章。

转载注明出处:https://www.heiqu.com/zwgwsy.html