volatile

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volatile

기본적인 멀티 프로세스의 구조.
Core(CPU) 별로, 캐시들을 가지고 있고, L3 를 거쳐 RAM으로 가는 구조.
만약에 L1 cache에서 A 메모리의 값에 업데이트가 일어나면 어떻게 될까?
- 그 업데이트가 RAM에 전파될때 까지는 다른 코어에서는 알 수 없음. (업데이트가 안되었으니)
- data inconsistency
이 키워드를 사용하면, 해당 변수의 변화가 main memory까지 바로 전파됨을 의미. ([[compare-and-swap]] 라는 방법을 이용해서)

Memory Visibility

public class TaskRunner {

    private static int number;
    private static boolean ready;

    private static class Reader extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            while (!ready) {
                Thread.yield();
            }

            System.out.println(number);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Reader().start();
        number = 42;
        ready = true;
    }
}

스레드는 2개 main, runner thread
main thread에서 업데이트 한 변수 (number, ready) 가 runner thread 에게도 바로 읽을 수 있을까?
- 그럴 수도, 시간이 걸릴 수도, 혹은 업데이트가 안될 수도 있음.
- 왜?
- processors tend to queue those writes in a special write buffer
- 바로 적용되는 것이 아닌, write buffer에 queue 를 던져서, 일정 시간이 지난 후에 main memory에 반영되기 때문
즉 정리하자면,
- main thread가 number, ready 변수를 업데이트 했을 때, reader thread가 업데이트 된 변수를 읽는 다는 보장이 없음.
- 심지어 programe order (number -> ready) 순으로 업데이트해서 보기 보다는 아예 다른 순서 (ready -> number) 순으로도 볼 수 있음. (개발자의 의도와는 아예 다르게..)
- ready = true로 바뀌었지만 number는 업데이트 되지 않은 채 0을 프린트 하고 종료될 수도 있다는 뜻인듯.

To ensure programm order

To ensure that updates to variables propagate predictably to other thread
프로그램을 작성한 순서대로 변수들이 업데이트 되는 것을 보장하기 위해선?
volatile 변수를 사용.

public class TaskRunner {

    private volatile static int number;
    private volatile static boolean ready;

    // same as before
}

이렇게 하면.. number 업데이트 후에 ready가 업데이트 된다.
42 print 후 종료를 예측할 수 있을듯.

For multithreaded applications

일관적인 행동을 위해선 2가지 룰을 지켜야함.
1. Mutual Exclusion : 치명적인 부분에는 한번에 하나의 스레드만 실행하도록.
2. Visibility : 공유된 자원에 하나의 스레드로 부터 만들어진 변화들은, 다른 스레드들이 볼 수 있어야함. 왜? data consistency 를 유지하기 위해
[[sy]] 메서드는 1,2 번의 룰을 모두 만족 시킬 수 있음.
- 다만 상당한 자원을 소모.
그렇지만 [[volatile]] 는 mutual exclusion 없이 2번 visibility 측면을 만족시킴.

참고

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기본적인 멀티 프로세스의 구조.
Core(CPU) 별로, 캐시들을 가지고 있고, L3 를 거쳐 RAM으로 가는 구조.
만약에 L1 cache에서 A 메모리의 값에 업데이트가 일어나면 어떻게 될까?
- 그 업데이트가 RAM에 전파될때 까지는 다른 코어에서는 알 수 없음. (업데이트가 안되었으니)
- data inconsistency
이 키워드를 사용하면, 해당 변수의 변화가 main memory까지 바로 전파됨을 의미. ([[compare-and-swap]] 라는 방법을 이용해서)

Memory Visibility

public class TaskRunner {

    private static int number;
    private static boolean ready;

    private static class Reader extends Thread {

        @Override
        public void run() {
            while (!ready) {
                Thread.yield();
            }

            System.out.println(number);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        new Reader().start();
        number = 42;
        ready = true;
    }
}

스레드는 2개 main, runner thread
main thread에서 업데이트 한 변수 (number, ready) 가 runner thread 에게도 바로 읽을 수 있을까?
- 그럴 수도, 시간이 걸릴 수도, 혹은 업데이트가 안될 수도 있음.
- 왜?
- processors tend to queue those writes in a special write buffer
- 바로 적용되는 것이 아닌, write buffer에 queue 를 던져서, 일정 시간이 지난 후에 main memory에 반영되기 때문
즉 정리하자면,
- main thread가 number, ready 변수를 업데이트 했을 때, reader thread가 업데이트 된 변수를 읽는 다는 보장이 없음.
- 심지어 programe order (number -> ready) 순으로 업데이트해서 보기 보다는 아예 다른 순서 (ready -> number) 순으로도 볼 수 있음. (개발자의 의도와는 아예 다르게..)
- ready = true로 바뀌었지만 number는 업데이트 되지 않은 채 0을 프린트 하고 종료될 수도 있다는 뜻인듯.

To ensure programm order

To ensure that updates to variables propagate predictably to other thread
프로그램을 작성한 순서대로 변수들이 업데이트 되는 것을 보장하기 위해선?
volatile 변수를 사용.

public class TaskRunner {

    private volatile static int number;
    private volatile static boolean ready;

    // same as before
}

이렇게 하면.. number 업데이트 후에 ready가 업데이트 된다.
42 print 후 종료를 예측할 수 있을듯.

For multithreaded applications

일관적인 행동을 위해선 2가지 룰을 지켜야함.
1. Mutual Exclusion : 치명적인 부분에는 한번에 하나의 스레드만 실행하도록.
2. Visibility : 공유된 자원에 하나의 스레드로 부터 만들어진 변화들은, 다른 스레드들이 볼 수 있어야함. 왜? data consistency 를 유지하기 위해
[[sy]] 메서드는 1,2 번의 룰을 모두 만족 시킬 수 있음.
- 다만 상당한 자원을 소모.
그렇지만 [[volatile]] 는 mutual exclusion 없이 2번 visibility 측면을 만족시킴.