并发代码中赋值运算符的返回值

Posted 2023-02-25

【中文标题】并发代码中赋值运算符的返回值

【英文标题】：Return value of assignment operator in concurrent code

【发布时间】：2012-10-02 18:34:15

【问题描述】：

给定以下类：

class Foo 
  public volatile int number;

  public int method1() 
    int ret = number = 1;
    return ret;
  

  public int method2() 
    int ret = number = 2;
    return ret;
  

如果多个线程在同一个Foo 实例上同时调用method1() 和method2()，那么对method1() 的调用是否可以返回1 以外的任何值？

【参考方案1】：

我认为答案取决于编译器。语言specifies：

在运行时，赋值表达式的结果是赋值发生后变量的值。

我想理论上这个值可以在第二个（最左边的）赋值发生之前改变。

但是，使用 Sun 的 javac 编译器，method1 将变成：

0:   aload_0
1:   iconst_1
2:   dup_x1
3:   putfield        #2; //Field number:I
6:   istore_1
7:   iload_1
8:   ireturn

这会复制堆栈上的常量1，并将其加载到number，然后再加载到ret，然后返回ret。在这种情况下，在分配给ret之前是否修改了存储在number中的值并不重要，因为分配的是1，而不是number。

【讨论】：

该语言令人困惑，因为它似乎暗示使用了变量的“值”，似乎暗示可以进行第二次读取？

字节码确实很有趣，但不能证明规范要求是什么。

@BeeOnRope - 从表面上看，在我看来，编译器生成的代码并不严格符合语言规范。但是，“在分配发生之后”可能意味着“立即之后”，并且其他线程对变量的任何进一步更改都不会影响结果。如果这就是意思（我不清楚它是什么意思），那么 javac 正在生成正确的代码，将值与 number 的并发更改隔离开来。

@Ted Hopp 也许您应该从规范中添加以下句子。它可能会澄清一些事情。

好吧，即使由于重新读取数字而该语言确实允许返回值 2，但我认为您显示的代码并没有超出规范，因为在语句编号的生命周期必须是 1。如果值在语句范围内发生变化，则没有任何其他关于应该选择什么值的保证，选择 1 似乎很好。

【参考方案2】：

JLS 15.26 规定：

有12个赋值运算符；所有在语法上都是右关联的（它们从右到左分组）。因此，a=b=c 表示 a=(b=c)，将 c 的值赋给 b，然后将 b 的值赋给 a。

Ted Hopp 的回答表明 Sun 的 javac 没有遵循这种行为，可能是作为一种优化。

由于这里的线程，method1 的行为将是未定义的。如果 Sun 的编译器使行为保持不变，那么它不会中断未定义的行为。

【讨论】：

volatile fields 是否允许这种优化？

我很好奇，如果这是规范的意图。我认为他们可能已经在“然后将 b 的值分配给 a”中指定了 b，只是为了明确在 a、b 和 c 具有不同类型（例如原始整数/浮点类型）并且发生转换的情况下，赋值就像使用了转换后的值一样。例如，如果 a 和 c 是双精度数，而 b 是浮点数。

@BeeOnRope 这很有可能——JLS 页面似乎更关心类型转换而不是易失性字段。

我接受了你的回答，因为我不能凭良心接受最高投票的答案（对不起，Ted - 虽然我也支持你），因为“这个编译器的作用”没有告诉您该语言实际提供的保证。 FWIW，自从我问这个问题后，我就使用了这个成语，假设 not 读取了number，并且总是分配最右边的值（在本例中为 1 或 2）到最右边=左边的所有变量，因为这样写干净整洁，而且我从未见过一个编译器在读取时编译。

...但我同意@Bringer128 的观点，即我在 JLS 中找不到严格支持这种行为的语言。

【参考方案3】：

语句要么包含易失性读取，要么不包含易失性读取。这里不能有任何歧义，因为 volatile read 对于程序语义非常重要。

如果 javac 是可信的，我们可以得出结论，该语句不涉及对 number 的易失性读取。赋值表达式x=y 的值实际上就是y 的值（转换后）。

我们也可以推断出来

    System.out.println(number=1);

不涉及阅读number

    String s;

    (s="hello").length();

不涉及阅读s

    x_1=x_2=...x_n=v

不涉及阅读x_n, x_n-1, ...；相反，v 的值直接分配给x_i（通过x_n, ... x_i 的类型进行必要的转换后）

【讨论】：

我希望你是对的，但规范肯定不会对这种解释给予太多重视，是吗？我认为 volatile 是一个红鲱鱼。它可能包含非易失性读取，并且仍然使用线程做奇怪的事情（易失性意味着某些事情必须发生，但同样的事情可以通过正常读取发生）。

这个答案在我看来是正确的。 JLS 确实明确指出 a = b = c 等同于 b = c; a = b; 但他们似乎已将其实现为 b = c; a = c; 以防止需要缓慢的易失性字段检索。话虽如此，引用的 JLS 参考可能只是一个糟糕的例子，而不是编译器必须这样做参考。