关于循环中同步块的 Java 并发答案

【问题标题】：Java concurrency with respect to syncronization block in loop关于循环中同步块的 Java 并发
【发布时间】：2021-08-29 23:43:14
【问题描述】：

我有一个简单的代码，它将同一个对象传递给另一个用于锁定的类（不理想，但假设这是一种可能性）。输出应该是什么？

MorningThread 只是在 for 循环内的同步块中打印“早安”。
EveningThread 只是在 for 循环内的同步块中打印“晚安”。

    private Object lock;

    MorningThread(Object lock) {
        this.lock= lock;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            synchronized(lock) {
                System.out.println("Good Morning");
            }
        }
    }
}

class EveningThread extends Thread {
    private Object lock;

    EveningThread(Object lock) {
        this.lock= lock;
    }

    public void run() {
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            synchronized(lock) {
                System.out.println("Good Evening");
            }
        }
    }
}

public class HelloWorld {
    public static void main(String[] args) throws Exception {

        Object lock = new Object();

        new MorningThread(lock ).start();
        new EveningThread(lock ).start();
    }
}

根据我的理解，它可以是各种组合（实际上），但从理论上讲它应该在下面，因为早上会先执行，到这个时候晚上会等待，晚上会在早上等待的时候执行，以后再执行。

早安
晚上好
早安
晚上好

但奇怪的是它总是（当我在 Windows 机器上运行时）

早安
早安
晚上好
晚上好

所以我开始认为 JVM 可能会进行一些优化，它可以识别持续流入并且不会锁定 Evening 直到 Morning 结束。那可能是真的吗？（我找不到正确的 Java 文档来调用它）

【问题讨论】：

两个输出都是完全有效和合理的。无法准确预测线程将如何安排执行，因为许多系统条件会影响它们。 Windows 是否正在下载更新？扫描驱动器？写出磁盘缓存？所有这些都占用一个 CPU 内核，因此会影响线程计划运行的方式和时间。您的 MorningThread 完全有可能在 EveningThread 启动之前执行并完成。
内循环是如此之快，以至于无论哪个线程先启动，都可能在第二个线程甚至试图获得锁之前完成。
可能无法观察到某些排列。 JIT 可以展开一个循环，然后进行锁粗化。

标签： java multithreading concurrency thread-safety

【解决方案1】：

据我了解，它可以是[输出]的各种组合（实际上）......

你这句话是对的。

...但理论上应该在下面，因为 Morning 将首先执行，此时 Evening 将等待，而 Evening 执行，Morning 正在等待，以后再执行。

这个说法是错误的。理论上或其他方面不应该期望线程排序。启动一个线程是昂贵的（相对而言），所以在“早安”线程启动后，它会在“晚安”线程启动之前运行、锁定、打印、锁定、打印和完成。

Java 线程被设计为异步运行，在大多数情况下，它们的操作顺序很难或无法预测。以这种方式跑步是他们获得速度的方式。如果您将循环计数器增加到（假设）20000，那么您应该会看到一些混合输出，但它很可能是早上的消息块，然后是晚上的消息块，而不是 M E M E ME ... 任何期待来自线程程序的特定有序输出可能不应该使用线程，或者应该收集输出然后在最后对其进行排序。

几个其他的cmets：

锁对象应该是private final Object lock ...。
将锁对象注入线程对象的构造函数是一种很好的模式，而不是“不理想”。
System.out.println(...) 也已同步。对System.out 的任何使用都会改变线程程序的运行方式，因此应谨慎使用。

【讨论】：

【解决方案2】：

JVM，甚至它的即时 (JIT) 编译器，都无法以有效的方式进行与不同线程中的流相关的优化。

Java 线程通常与本机操作系统 (OS) 线程密切相关。操作系统启动线程。这意味着一个线程可以在另一个线程开始之前完成！操作系统也会暂停和恢复线程。这几乎可以在任何 CPU 指令中先发制人地发生。由于 JVM 或您的 JIT 编译代码都只是程序，用 CPU 指令编码，它们通常甚至不会意识到它们被暂停或恢复。

因此，JIT 编译器无法构建关于不同线程中流的有意义统计，更不用说优化它们了。

【讨论】：