ローカル変数にアクセスする複数のスレッドの振る舞いについて

Question

早速ではございますが、質問をさせていただきます。
以下のコード中のMonitorクラスを複数のスレッドが
共有して自由に入り込んでいるにも関わらす、
排他制御をしていないのにBROKENと表示されません。
final class Main
{
  private final static int NUM = 10;
  public static void main(String[] args)
  {
    Monitor         m = new Monitor();
    UserThread[]   ut = new UserThread[NUM];
    Thread[]        t = new Thread[NUM];

    for(int i=0;i<NUM;i++)
    {
      ut[i] = new UserThread(m);
      t[i] = new Thread(ut[i]);
      t[i].start();
    }
  }
}
final class UserThread implements Runnable
{
  private final Monitor m;

  public UserThread(Monitor m) { this.m = m; }

  public void run()
  {
    System.out.println
      (Thread.currentThread().getName()+" BEGIN");
    while(true)
    {
      this.m.func();
    }
  }
}
final class Monitor
{
  public void func()
  {
    int i1 = 0;
    int i2 = 0;

      i1++;
      i2++;

    if(i1 != i2)
    {
      System.out.println
        ("***** BROKEN ***** " +i1+"と"+i2);
    }
  }
}
動作確認を２日間くらい行っているのですが、それでも
BROKENと表示してくれません。javaの処理系によって
振る舞いがことなるかもしれませんので一概には言えませ
んが、いったいなぜBROKENと表示しないのでしょうか？
どうかご教授のほどよろしくお願いします。

___noboru___ · Accepted Answer

CPUが複数あるコンピュータの場合は本当に複数のスレッドが本当に同時に動く場合があると思いますが、それでもローカル変数はメモリの中の違う所に入っているので絶対に取り違えることはありません。(あるとしたらそれは Java VM か OS のバグです)。

UKY · Answer

> Thread-0が実行中のとき、Thread-1も実行中となるようなことが起きたとしても、Thread-0の処理自体にThread-1がその処理に入り込むことはないということでよろしいのでしょうか？

「入り込む」という言葉をどういう意味で使っているのか分からないので何とも……。


って言うか皆さん、コードの意味を定める言語レベルの話と実行時のメモリがどうとかいう VM レベルの話を一緒にするのはよろしくないと思いますが。

___noboru___ · Answer

実際の動作で if の演算処理中に割り込みが掛かって他のスレッドに処理が移ることはあると思いますが、それでも問題なくスレッド毎に正常に動くようになっています。なぜそれが出来るのかというと、 i1, i2 などの変数がメモリ上のどこにあるのかという情報がスレッド単位でまとめて保存してあり、割り込みにより処理が切り替わる時にその情報を適切に適用しているためです。そのため他のスレッドのローカル変数へのアクセスは起こりません。

___noboru___ · Answer

Monitor#func() の最初のところはこうなってますが、

public void func()
{
int i1 = 0;
int i2 = 0;

この int i1 = 0; の所の処理は新たに int の変数のための領域を確保して 0 に初期化して以後のアクセスは i1 という名前で行う、です。(i2 も同様です)。

で、この処理が各スレッドごとに実行されます。つまりスレッドごとに i1, i2 のメモリの領域が違っています。違っているから他のスレッドに影響することはないんです。

noname#18558 · Answer

＞フィールドはメインメモリに格納されていて、
＞各スレッドはメインメモリを共有していると思うのですが

こんな話はきいたことがありませんが、どこの情報でしょうか？
スレッドは個別にメモリを割り当てられ、共有はしません。

インスタンス変数と、メソッド変数を混同されてないでしょうか？

noname#18558 · Answer

言葉だけで説明するのはすごく難しいんですが、
簡単に説明すると、メソッドの中は例えスレッドでも同期がとられています。
というか、別のプログラムが中に割り込むことができません。

スタックとか、メモリ領域のことが理解できていれば分かるのですが。

arakororin · Answer

ちょっと横やりですが簡単に。
インスタンスメソッド内のローカル変数は、インスタンスの数だけ用意されます。

なので「複数のスレッドで共有」ということにはならないのです。

Bonjin · Answer

変数のスコープについてちゃんと理解されていないようです。
スコープは基本中の基本ですので参考書を読み直すなりしてちゃんと理解した方が良いでしょう。

noname#18558 · Answer

何億回実行しても、「BROKEN」とは表示されませんよ。
Monitor#func()のi1もi2もメソッド変数なので競合することはありません。
これをインスタンス変数として、メソッドの外に宣言すればなるでしょう。

ローカル変数にアクセスする複数のスレッドの振る舞いについて

CPUが複数あるコンピュータの場合は本当に複数のスレッドが本当に同時に動く場合があると思いますが、それでもローカル変数はメモリの中の違う所に入っているので絶対に取り違えることはありません。

> Thread-0が実行中のとき、Thread-1も実行中となるようなことが起きたとしても、Thread-0の処理自体にThread-1がその処理に入り込むことはないということでよろしいのでしょうか？

実際の動作で if の演算処理中に割り込みが掛かって他のスレッドに処理が移ることはあると思いますが、それでも問題なくスレッド毎に正常に動くようになっています。

この回答への補足

Monitor#func() の最初のところはこうなってますが、

この回答への補足

＞フィールドはメインメモリに格納されていて、

この回答への補足

言葉だけで説明するのはすごく難しいんですが、

この回答への補足

ちょっと横やりですが簡単に。

変数のスコープについてちゃんと理解されていないようです。

この回答への補足

何億回実行しても、「BROKEN」とは表示されませんよ。

この回答への補足

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