假设我知道将在x64 CPU上运行，那么我可以忽略哪些JVM同步实践？

Question

我知道JVM内存模型是为cpu的最小公分母而设计的，因此它必须假设JVM可以运行的cpu的最脆弱的模型（例如ARM）。

现在，考虑到x64具有相当强大的内存模型，假设我知道我的程序只能在64位x86 CPU上运行，我可以忽略哪些同步实践？当我的程序通过虚拟化运行时，这也适用吗？

示例：
众所周知，JVM的内存模型需要同步对long和double的读/写访问，但可以假设其他32位原语（如int、float等）的读/写是原子的。

但是，如果我知道我在64位x86机器上运行，我是否可以忽略在long s/double上使用锁，因为我知道cpu会自动读取/写入64位值并保持它们不稳定（就像我使用int/Floats一样）？

Answer 1

始终包括JVM内存模型声明需要的内存障碍，然后让JVM针对不同的平台进行优化。

知道您只在x86 CPU上运行并不意味着您可以放弃使用内存屏障。除非您知道您将只在单核x86 CPU上运行；）在当今的多核世界中，没有人真正知道这一点。

为什么？因为java内存模型有两个主要问题。

1. 内核和内核之间数据的可见性
2. 发生在保证之前，也就是重新排序。

如果没有内存屏障，对其他内核可见的操作顺序可能会变得非常混乱；即使x86提供了更有力的保证，情况也是如此。x86仅在数据进入cpu缓存后才能确保一致性，虽然其排序保证非常强，但只有在Hotspot通知cpu将数据写入缓存后，它们才会生效。

如果没有易失性/同步，那么编译器（javac和热点）将决定他们何时进行这些写入以及以什么顺序进行。他们决定在寄存器中长时间保留数据是完全有效的。一旦跨越易失性或同步内存障碍，JVM就知道告诉CPU将数据发送到缓存。

正如Doug Lea在JSR-133 Cookbook中记录的那样，大多数x86障碍都被简化为保证排序的无操作指令。因此，JVM将使指令对我们来说尽可能高效。编写Java内存模型的代码，让Hotspot发挥其魔力。如果Hotspot可以证明不需要同步，它可以完全放弃它。

最后，双重检查锁定模式在多核x86上也被证明是错误的；尽管它有更强的内存保证。Bartos Milewski在他的C博客上写了一些很好的细节，这次也是专门针对Java的

Answer 2

您仍然需要处理线程安全，因此波动性语义和内存Geofence仍然很重要

我这里的意思是，例如在Oracle Java中，大多数低级同步操作最终都是不安全的（docjar.com/docs/api/sun/misc/Unsafe.html#getUnsafe），而这又有一长串本机方法。因此，最终，这些同步实践和许多其他低级操作都被所在的JVM封装起来。x64与x86的jvm不同。

再次阅读您编辑的问题后：加载/存储操作的原子性是这里的一个主题。所以不，您不必担心x64上的原子64位加载/存储。但由于这不是所有同步问题的终结，请参阅其他答案。

Answer 3

我知道JVM内存模型是为cpu的最小公分母而设计的，因此它必须假设JVM可以运行的cpu的最脆弱的模型（例如ARM）。

这是不正确的。JMM是多种竞争力量妥协的结果：对较弱内存模型的渴望，以便程序可以在具有较弱内存模型的硬件上运行得更快；编译器编写者希望允许某些优化的愿望；以及并行Java程序的结果是正确和可预测的，并且如果可能的话（！）Java程序员可以理解的愿望。有关内存模型问题的一般概述，请参阅Sarita Adve的CACM文章。

考虑到x64有一个相当强大的内存模型，假设我知道我的程序将只在[x64]CPU上运行，那么我可以忽略哪些同步实践？

没有一个问题是，内存模型不仅适用于底层硬件，而且还适用于执行程序的JVM，实际上主要是JVM的JIT编译器。编译器可能会决定应用内存模型中允许的某些优化，但如果您的程序对基于底层硬件的内存行为做出了不必要的假设，那么您的程序将崩溃。

您询问了x64和原子64位写入。x64机器上可能永远不会发生字词撕裂。我怀疑任何即时编译器都会将64位值撕裂为32位写入作为优化，但您永远不知道。然而，您似乎不太可能使用此功能来避免程序中的同步或易失性字段。如果没有这些，对这些变量的写入可能永远不会对其他线程可见，或者它们可能会被任意重新排序，可能会导致程序中的错误。

我的建议是首先正确应用同步以使您的程序正确。您可能会感到惊喜。同步操作已经过大量优化，在常见情况下可以非常快。如果您发现存在瓶颈，请考虑使用优化，例如锁拆分、使用挥发物或转换为非阻塞算法。

更新

OP将问题更新为更具体一点，即使用volatile而不是锁和同步。

事实证明，volatile不仅具有内存可见性语义。它还使long和double访问原子化，这对于这些类型的非易失性变量来说并非如此。请参见JLS第17.7节。您应该能够依靠volatile在任何硬件上提供原子性，而不仅仅是x64。

在我进行这项工作时，有关Java内存模型的更多信息，请参阅AlekseyShipilev的JMM语用学谈话记录。（Aleksey也是JMH的人。）这次演讲有很多细节，还有一些有趣的练习来测试一个人的理解能力。这篇演讲的一个总体要点是，依靠直觉了解内存模型的工作原理（例如缓存线或写缓冲区）通常是错误的。JMM是一种关于内存操作和各种约束（与同步、之前发生等）的形式主义，这些约束决定了这些操作的顺序。这可能会产生违反直觉的结果。试图通过考虑特定的硬件属性来智取JMM是不明智的。它会回来咬你的。