При изучении многопоточности в Java столкнулся с непонятным для меня явлением при перестановке двух методов местами внутри одного блока if
.
Ниже пример, в котором запускаются 10 потоков (ссылка на пример кода в GitHub). Их задача в порядке возрастания Id произвести некую работу, в данном случае вывести сообщение, содержащее Id потока и значение переменной в вспомогательном классе.
Пример содержит три класса:
Класс Main.
В нем в цикле создается 10 экземпляров класса ThreadExample
, которые, в свою очередь являются элементами массива. Id
первого экземпляра потока, до его старта заносится в переменную вспомогательного класса. После этого поочередно в цикле вызывается метод start
всех потоков.
package lan.example.thread_example;
public class Main {
static HelperSingletonBillPugh INSTANCE_TEST_THREAD = HelperSingletonBillPugh.getInstance();
static ThreadExample[] myThreads = new ThreadExample[10];
static final int COUNT = 10;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < COUNT; i++) {
myThreads[i] = new ThreadExample();
if (i == 0) {
INSTANCE_TEST_THREAD.setCurentThreadId(myThreads[i].getId());
}
myThreads[i].start();
}
}
}
Класс HelperSingletonBillPugh.
Это вспомогательный хелпер класс, реализованрый по типу синглетона способом Била Пью. Вроде такой тип реализации синглетона считается потокобезопасным. Класс содержит переменную curentThreadId
типа long
с Id
потока и публичные методы setCurentThreadId(long threadId)
, getCurentThreadId()
, incremenCurentThreadId()
для изменения, чтения и инкремента значения этой переменной.
package lan.example.thread_example;
public class HelperSingletonBillPugh {
private HelperSingletonBillPugh() {
}
private static class SingletonHandler {
private static final HelperSingletonBillPugh INSTANCE = new HelperSingletonBillPugh();
}
public static HelperSingletonBillPugh getInstance() {
return SingletonHandler.INSTANCE;
}
private long curentThreadId = 0L; // Id потока, который должен выполнить вывод сообщения
public long getCurentThreadId() {
return this.curentThreadId;
}
public void setCurentThreadId(long threadId) {
this.curentThreadId = threadId;
}
public void incremenCurentThreadId() {
this.curentThreadId++;
}
}
Класс ThreadExample.
Класс наследник Thread
. В нем вечный цикл, с паузами и постоянным сравнением значения getId()
потока с переменной curentThreadId
экземпляра вспомогательного класса HelperSingletonBillPugh
. Если равенство выполняется, то выводится сообщение, переменная curentThreadId
увеличивается на 1 и поток завершает работу.
package lan.example.thread_example;
public final class ThreadExample extends Thread {
static HelperSingletonBillPugh INSTANCE_TEST_THREAD = HelperSingletonBillPugh.getInstance();
@Override
public void run() {
while (true) {
if (INSTANCE_TEST_THREAD.getCurentThreadId() == this.getId()) {
// Раскомментируй следующую строку
//INSTANCE_TEST_THREAD.incremenCurentThreadId();
System.out.println("Print " + this.getName()
+ " ### ID:" + this.getId()
+ " ### getCurentThreadId: " + INSTANCE_TEST_THREAD.getCurentThreadId());
// Закоментируй следующую строку
INSTANCE_TEST_THREAD.incremenCurentThreadId();
break;
}
}
}
}
В данном примере кода сообщения выводятся последовательно и потоки завершают свою работу, все стабильно от запуска к запуску, вот такой вывод:
Print Thread-1 ### ID:11 ### getCurentThreadId: 11
Print Thread-2 ### ID:12 ### getCurentThreadId: 12
Print Thread-3 ### ID:13 ### getCurentThreadId: 13
Print Thread-4 ### ID:14 ### getCurentThreadId: 14
Print Thread-5 ### ID:15 ### getCurentThreadId: 15
Print Thread-6 ### ID:16 ### getCurentThreadId: 16
Print Thread-7 ### ID:17 ### getCurentThreadId: 17
Print Thread-8 ### ID:18 ### getCurentThreadId: 18
Print Thread-9 ### ID:19 ### getCurentThreadId: 19
Print Thread-10 ### ID:20 ### getCurentThreadId: 20
Но стоит только переставить местами метод INSTANCE_TEST_THREAD.incremenCurentThreadId()
и метод System.out.println()
(в коде помечено где убрать и добавить коммент) и результат становится не стабильным и для меня не понятным, хотя перестановка осуществляется внутри блока if
. Если быть точнее, то он не всегда стабильный, то есть, несколько запусков может пройти вполне корректно. Вот вывод одного из запусков после перестановки методов местами:
Print Thread-1 ### ID:11 ### getCurentThreadId: 12
Print Thread-2 ### ID:12 ### getCurentThreadId: 15
Print Thread-6 ### ID:16 ### getCurentThreadId: 17
Print Thread-5 ### ID:15 ### getCurentThreadId: 16
Print Thread-4 ### ID:14 ### getCurentThreadId: 15
Print Thread-7 ### ID:17 ### getCurentThreadId: 21
Print Thread-3 ### ID:13 ### getCurentThreadId: 21
Print Thread-8 ### ID:18 ### getCurentThreadId: 21
Print Thread-9 ### ID:19 ### getCurentThreadId: 21
Print Thread-10 ### ID:20 ### getCurentThreadId: 21
Из примера видно, что потоки выводят сообщения хаотично и значение переменной getCurentThreadId
временами отличается от Id
текущего потока более чем на 1. Что-же происходит при изменении местами двух этих методов? Дело в том, что когда System.out.println()
находится перед INSTANCE_TEST_THREAD.incremenCurentThreadId()
, то у меня нет ни одного непредсказуемого результата. Можно ли считать это стабильной работой или все-таки эта стабильность обманчива и при неких обстоятельствах пример отработает не корректно?
P/S. На всякий случай уточню. Я немного имею представление про Java Memory Model, оператор volatile
, блок synchronize
, про кэши данных и атомарность, правда глубоких знаний пока нет, но добиться гарантированной стабильной работы примера скорее всего смогу. Интересует именно понимание того, какие-такие серьезные изменения происходят при перестановки местами этих двух методов, так влияющие на результат работы примера. И, как следствие, можно ли считать стабильной работу примера в первом случае и почему? Проверял пример на разных операционных системах (Linux Mint 32 и 64 bit, Windows 10 64 bit), но правда только с Oracle JDK.