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

Question

在以下代码中：

class A {
    private int number;

    public void a() {
        number = 5;
    }

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

如果方法 b 被调用，然后启动了一个新线程来触发方法 a，那么方法 b 不能保证看到 number 的变化，因此 b 可能永远不会终止。

当然，我们可以通过 number volatile 来解决这个问题。但是，出于学术原因，我们假设 volatile 不是一个选项：

JSR-133 FAQs 告诉我们：

退出同步块后，我们释放监视器，它具有将缓存刷新到主内存的效果，因此该线程所做的写入可以对其他线程可见。在我们进入同步块之前，我们获取了监视器，它具有使本地处理器缓存无效的效果，以便从主内存重新加载变量。

这听起来我只需要a 和b 进入和退出任何synchronized-Block，无论他们使用什么监视器。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，因此也将最终终止。

但常见问题解答也明确指出：

另一个含义是下面的模式，有些人 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，您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 一个线程查看另一个线程的结果。

现在这令人困惑。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做同样事情的 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无操作并且不会导致b 被保证终止呢？

Answer 1

FAQ 不是该问题的权威； JLS 是。 17.4.4 部分指定了同步关系，它馈入发生前的关系 (17.4.5)。相关的要点是：

• 监视器m上的解锁操作同步m上的所有后续锁定操作（其中“后续”根据同步定义顺序）。

由于这里的m是对new Object()的引用，并且它从未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得m上的锁 在此块中的锁被释放后。此外，由于 m 是一个新对象，我们可以确定之前没有任何动作在它上面解锁。因此，我们可以确定没有任何动作与该动作正式同步。

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。 典型 实现可以做到这一点，因为这是硬件让你做的最简单的事情，但可以说它“超越”了。在escape analysis 告诉优化编译器我们需要更少的情况下，编译器可以执行更少。在您的示例中，转义分析可以告诉编译器该操作无效（由于上述推理）并且可以完全优化。

Answer 2

以下模式（某些人用来强制设置内存屏障）不起作用：

不能保证它是无操作的，但规范允许它是无操作的。当两个线程在同一个对象上同步时，规范只需要同步来建立两个线程之间的happens-before关系，但实际上实现一个对象身份无关紧要的JVM会更容易。

我认为同步语句会导致缓存刷新

Java 语言规范中没有“缓存”。这个概念只存在于某些（好吧，几乎所有）硬件平台和 JVM 实现的细节中。