Happens-Before Consistency はマルチスレッド環境でどのように順序を保証しますか?

Happens-Before Consistency を理解する

Java 言語仕様 (JLS) の第 17 章では、Happens Before Consistency の概念が導入されています。 。簡単に言うと、一連のアクション A は、A 内の読み取りアクションがその後に発生する書き込みアクションを認識しない場合、または読み取りアクションと競合する別の書き込みアクションが A に存在する場合、前発生一貫性があります。

定義を理解する

前発生一貫性の定義は、次のように解釈できます。(a) 読み取りアクションが、その後に発生する書き込みアクションを認識することは不可能です。 (b) 読み取りアクションと同じ変数に書き込む別の書き込みアクションが同じスレッド内に存在し、書き込みアクションが読み取りアクションの前に発生します。

事前発生一貫性の例を次の図に示します。指定した 2 番目の実行順序:

r2 = A;  // sees write of A = 2
r1 = B;  // sees write of B = 1
B = 1;
A = 2;

この場合、r2 は以前に実行された A への書き込みを確認し、r1 は B への書き込みを確認します。したがって、この実行順序は発生前に一貫しています。

現実世界のアプリケーションへの影響

マルチスレッド環境では、happens-before の一貫性により、スレッドが他のスレッドによって実行された書き込みを正しい順序で認識できるようになります。ただし、読み取りが後で発生する書き込みを参照する状況 (再順序付けと呼ばれる) が発生する可能性があります。これは、プライベート レジスタにデータを一時的に保存できるメモリの最適化やハードウェア キャッシュが原因で発生する可能性があります。

並べ替えの一例としては、スレッドが変数に書き込んだものの、次の理由により新しい値が他のスレッドから見えない場合が挙げられます。それは依然としてプライベートレジスターに保管されています。影響を受ける変数がスレッド間で共有されている場合、これにより予期しない動作や競合状態が発生する可能性があります。

並べ替えを防ぐために、揮発性フィールドを使用できます。揮発性フィールドにより、読み取りと書き込みが一貫した順序で実行され、すべてのスレッドが同じ値を参照できるようになります。これは、読み取りと書き込みがプライベート レジスタではなく共有メモリにアクセスするように強制することで実現されます。

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