<div id="readability-page-1" class="page"><div><h2 id="메모리-가시성memory-visibility">메모리 가시성(Memory Visibility)</h2>
<ul>
<li>멀티쓰레드 환경에서 쓰레드들은 각자의 캐시를 가지는 다른 프로세서에 할당되어 병렬 실행될 수 있습니다.</li>
<li>만약 쓰레드들이 하나의 변수를 공유하면, 각각의 프로세서 캐시가 변수의 복사본을 소유하게 됩니다.</li>
<li>이때 여러 쓰레드에 의해 공유 변수에 읽고 쓰기 동작이 수행되면 각자의 캐시가 불일치(Cache inconsistency)하는 문제가 발생할 수 있습니다.</li>
<li>이로 인해 각 프로세스가 동일한 변수를 다른 값으로 바라 보게되는 문제가 발생할 수 있다.</li>
</ul>
<p><img src="https://velog.velcdn.com/images/joosing/post/4a8f0b73-aa56-4836-8061-7cb6cce6897e/image.png"></p>
<h2 id="volatile-키워드-영향">Volatile 키워드 영향</h2>
<ul>
<li>컴파일러가 실행 최적화를 위해 코드 재배치(순서)를 수행하지 않습니다.</li>
<li>프로세서 내의 레지스터 또는 캐시에서 지역적으로 읽기, 쓰기 동작이 처리되지 않으며 항상 전역적인 메인 메모리에 읽기, 쓰기 동작이 처리됩니다.</li>
<li>즉 하나의 공유 변수를 여러 쓰레드에서 읽고 쓰는 동작의 영향으로 A 프로세서와 B 프로세서가 서로 다른 값을 바라보는 경우가 없음을 보장합니다.</li>
<li>그러나 단순한 읽기 쓰기가 아닌 i++ 과 같은 코드의 동기화를 제공해 주지는 못함으로 주의해야 합니다.</li>
</ul>
<h2 id="이해에-도움을-준-컴퓨팅-원리">이해에 도움을 준 컴퓨팅 원리</h2>
<ul>
<li>멀티프로세서 환경에서도 하나의 메인 메모리가 공유됨으로 메모리의 접근은 동기화되어 차례로 진행됩니다.</li>
<li>프로세서 캐시에 있는 데이터가 메인 메모리에 쓰여지는 두 가지 원리가 있습니다.<ul>
<li>Write Back : 쓰기 동작이 항상 캐시까지만 이루어진다. 주기억장치는 그 캐시 라인이 캐시로부터 제거(flush)될 때만 갱신된다.</li>
<li>Write Through : 모든 쓰기 동작이 캐시뿐 아니라 주기억장치까지 이루어지며, 결과적으로 주기억장치의 내용도 항상 유효하다.</li>
</ul></li>
</ul>
<h2 id="volatile-필요한-케이스">Volatile 필요한 케이스</h2>
<p>아래와 같은 경우에 stop 변수가 두 쓰레드에서 공유되고, 루프를 중단하기 위해 사용되는데 만약 volatile 로 선언되지 않았다면 해당 루프는 종료되지 않을 수 있습니다.</p>
<pre><code><span>volatile</span> <span>boolean</span> stop<span>;</span>
<span>.</span><span>.</span><span>.</span>
<span>while</span><span>(</span><span>!</span>stop<span>)</span>
		<span>doSomthing</span><span>(</span><span>)</span><span>;</span> </code></pre>
<h2 id="다음-궁금증">다음 궁금증</h2>
<ul>
<li>위 예제에서 루프 종료가 잠시 지연되는 것이 아니라, 아예 종료되지 않을 수 있는 원리는 무엇인가?</li>
<li>캐시에 저장된 값이 flush 되지 않아 계속해서 메인 메모리에 적용되지 않는 건가?</li>
<li>캐시에서 flush 된다는 건 어떤의미인가?</li>
</ul>
<h2 id="참고">참고</h2>
<ul>
<li>컴퓨터 시스템 구조론 (William Stalllings)</li>
<li>자바 병렬 프로그래밍</li>
<li><a href="https://www.baeldung.com/java-volatile">Guide to the Volatile Keyword in Java</a></li>
<li><a href="https://docs.oracle.com/javase/tutorial/essential/concurrency/atomic.html">The Java Tutorials | Atomic Access</a></li>
<li><a href="https://docs.oracle.com/javase/specs/jls/se8/html/jls-17.html">Java SE &gt; Java SE Specifications &gt; Java Language Specification &gt; 17. Threads and Locks</a></li>
<li><a href="https://docs.oracle.com/cd/E19683-01/806-5222/codingpractices-1/index.html">Oracle | Declaring a Variable Volatile</a></li>
</ul></div></div>

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메모리 가시성(Memory Visibility)
멀티쓰레드 환경에서 쓰레드들은 각자의 캐시를 가지는 다른 프로세서에 할당되어 병렬 실행될 수 있습니다.
만약 쓰레드들이 하나의 변수를 공유하면, 각각의 프로세서 캐시가 변수의 복사본을 소유하게 됩니다.
이때 여러 쓰레드에 의해 공유 변수에 읽고 쓰기 동작이 수행되면 각자의 캐시가 불일치(Cache inconsistency)하는 문제가 발생할 수 있습니다.
이로 인해 각 프로세스가 동일한 변수를 다른 값으로 바라 보게되는 문제가 발생할 수 있다.
Volatile 키워드 영향
컴파일러가 실행 최적화를 위해 코드 재배치(순서)를 수행하지 않습니다.
프로세서 내의 레지스터 또는 캐시에서 지역적으로 읽기, 쓰기 동작이 처리되지 않으며 항상 전역적인 메인 메모리에 읽기, 쓰기 동작이 처리됩니다.
즉 하나의 공유 변수를 여러 쓰레드에서 읽고 쓰는 동작의 영향으로 A 프로세서와 B 프로세서가 서로 다른 값을 바라보는 경우가 없음을 보장합니다.
그러나 단순한 읽기 쓰기가 아닌 i++ 과 같은 코드의 동기화를 제공해 주지는 못함으로 주의해야 합니다.
이해에 도움을 준 컴퓨팅 원리
멀티프로세서 환경에서도 하나의 메인 메모리가 공유됨으로 메모리의 접근은 동기화되어 차례로 진행됩니다.
프로세서 캐시에 있는 데이터가 메인 메모리에 쓰여지는 두 가지 원리가 있습니다.
Write Back : 쓰기 동작이 항상 캐시까지만 이루어진다. 주기억장치는 그 캐시 라인이 캐시로부터 제거(flush)될 때만 갱신된다.
Write Through : 모든 쓰기 동작이 캐시뿐 아니라 주기억장치까지 이루어지며, 결과적으로 주기억장치의 내용도 항상 유효하다.
Volatile 필요한 케이스
아래와 같은 경우에 stop 변수가 두 쓰레드에서 공유되고, 루프를 중단하기 위해 사용되는데 만약 volatile 로 선언되지 않았다면 해당 루프는 종료되지 않을 수 있습니다.
volatile boolean stop;
...
while(!stop)
        doSomthing(); 
다음 궁금증
위 예제에서 루프 종료가 잠시 지연되는 것이 아니라, 아예 종료되지 않을 수 있는 원리는 무엇인가?
캐시에 저장된 값이 flush 되지 않아 계속해서 메인 메모리에 적용되지 않는 건가?
캐시에서 flush 된다는 건 어떤의미인가?
참고
컴퓨터 시스템 구조론 (William Stalllings)
자바 병렬 프로그래밍
Guide to the Volatile Keyword in Java
The Java Tutorials | Atomic Access
Java SE > Java SE Specifications > Java Language Specification > 17. Threads and Locks
Oracle | Declaring a Variable Volatile

Volatile 키워드와 메모리 가시성

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