Java Spring 应用程序中缺少 volatile 变量及其后果

Question

那些开发过专业的多线程 Java Spring 应用程序的人可能可以证明 volatile 关键字的使用几乎不存在（以及与此相关的其他线程控制），尽管在需要时错过它可能会带来灾难性的后果。

让我提供一个非常常见的代码示例

@Service
public class FeatureFlagHolder {
   private boolean featureFlagActivated = false;

   public void activateFeatureFlag() {
      featureFlagActivated = true;
   }

   // similar code to de-activate

   public boolean isFeatureFlagActivated() {
      return featureFlagActivated;
   }
}

假设改变和读取状态的线程featureFlagActivated不同。AFAIK，读取布尔值的线程可以根据 JVM 缓存其值并且从不刷新它。在实践中，我从未见过这种情况发生。事实上，我什至从未见过布尔值在读取时没有立即更新。

这是为什么？

Answer 1

在最基本的层面上，必须说缺乏并volatile 不能保证它会失败。它只是意味着允许 JVM 进行可能导致失败的优化。但这些优化是否发生以及是否会导致失败受到许多不同因素的影响。因此，通常很难真正发现这些问题，直到它们变成灾难性的。

首先，我想总结一下当出现问题时经常发生的情况。

• 非易失性变量通常在紧密循环中读取
• 非易失性变量很少改变，但当它改变时，它在某种意义上是“重要的”。
• 该循环内执行的代码量很小（大致小到足以被激进的编译器完全内联）
• 紧密循环过度运行具有非常明显的效果（例如，它会导致异常，而不仅仅是默默地做不必要的工作）。

请注意，并非所有这些都是必要的，但当我实际观察该问题时，它们往往是正确的。

我个人的解释（加上一些关于该主题的阅读）引导我得出以下经验法则：

• 如果读取错误的值不会被注意到，那么您根本不会注意到易失性是否丢失。如果发生的唯一不好的事情是您不必要地运行了几次循环，那么您很可能永远不会意识到它发生了。
• 当对易失性变量的读取发生在它们之间有足够的“距离”时（其中距离是通过对内存其他部分的其他读取访问来测量的），那么它通常会表现得好像它是易失性的，仅仅是因为它从缓存中删除
• 循环内任何内容的任何类型的同步都会至少导致某些缓存失效，从而导致变量表现得好像它是易失性的一样。

仅凭这三个因素就很难真正发现问题，除非在非常极端的情况下（即执行太多会导致系统严重崩溃）。

在您的具体示例中，我假设功能标志不会每秒切换多次。它更有可能是每个进程设置一次，然后保持不变。

例如，如果您在同一秒内有多个传入请求，并且在切换功能标志的那一秒中途有多个传入请求，则可能会发生切换后发生的某些请求仍将使用旧值，因为它是从之前缓存的。

你会注意到吗？不太可能。很难区分“此请求是在更改之前传入的”与“此请求是在更改之后传入的，并且错误地使用了旧值”。如果 10 个请求中有 6 个使用旧值，而不是 10 个请求中的 5 个使用正确的值，那么很可能没有人会注意到。