jcstress-safe-publication

1. 实验目标与工程要点

本实验用 jcstress（OpenJDK 并发压力测试框架）实测「对象未安全发布」时会出现的异常可见结果，直观证明模块 07 的核心论断：JMM 问题不能靠肉眼推理，必须用工具实测。

我们写两个几乎一样的 @JCStressTest：

用例	发布方式	预期	教学点
UnsafePublish	Holder 引用非 volatile	可能出现 r1=0（读到 null 或半初始化对象）	数据竞争下，引用赋值与构造体可能被重排
SafePublish	Holder 引用 volatile	r1=0 被标记为 FORBIDDEN，不应出现	volatile 禁止重排，读者一定看到完全构造好的对象

jcstress 会用大量线程组合反复跑这两个用例，把每种结果的出现次数统计出来。

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2. 深入原理与生活浅显比喻

2.1 搬家比喻

你（写线程）把家具搬进新家，然后在门上挂了「我搬好了」的牌子（把引用赋值给共享变量）：

• 不安全发布：你挂牌子的时候，沙发还没搬完（构造体未执行完）。邻居（读线程）看到牌子就冲进来，发现客厅空着——他以为你没搬（读到半初始化 / 默认值）。
• 安全发布（volatile） ：规定「必须先搬完所有家具，才能挂牌子」。邻居看到牌子时，家里一定齐了。

volatile 在这里不是「锁」，而是给编译器和 CPU 下了一道顺序禁令：引用赋值必须排在构造完成之后，且对其他线程立即可见。

2.2 为什么「看代码觉得没问题」会骗你

单线程下 new Holder() 当然先构造完再赋值。但 JVM/CPU 为了性能可以重排，且每个核心有自己的缓存。没有 happens-before 关系时，另一个线程完全可能以「先看到引用、后看到字段」的顺序观察。这种 bug 在本地 99% 不出现，上线后偶发脏数据——这正是 jcstress 存在的意义：用穷举式的并发组合把小概率变成必现。

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运行前置条件

本实验依赖 OpenJDK jcstress 框架（见 pom.xml），jcstress 借助自身 harness 运行， 不能裸 javac / java 跑，必须经 Maven 构建。前置依赖：

依赖	要求	自检命令
JDK	11+	java -version
Apache Maven	3.x	mvn -version
网络	首次需下载 jcstress-core 等依赖	—

推荐用仓库提供的 run.sh 作为统一入口，它会自动检测 mvn：

• 检测到 mvn：直接执行 mvn clean verify，完成编译并运行所有 @JCStressTest。
• 未检测到 mvn：打印友好提示并退出（exit 1），提示需要 JDK 11+ 与 Maven； macOS 可用 brew install maven 安装，其他平台参考 Maven 官方安装文档。

cd labs/java/runtime-concurrency/jcstress-safe-publication
./run.sh

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3. 动手步骤

本实验需要一个最小 Maven 模块（jcstress 借助 harness 运行，不能裸 java 跑）。

推荐入口是上一节「运行前置条件」的 run.sh：自动检测 mvn，缺失时给出 JDK 11+ / brew install maven 的友好提示。手动等价命令：

cd labs/java/runtime-concurrency/jcstress-safe-publication
mvn clean verify        # 下载 jcstress 依赖并运行所有 @JCStressTest

运行结束后，jcstress 会在控制台与 target/jcstress-results/ 输出每个用例的结果分布，形如：

UnsafePublish
  (cases, 0)    => ACCEPTABLE_INTERESTING  (发生过：读到 null / 半初始化)
  (cases, 1)    => ACCEPTABLE

SafePublish
  (cases, 0)    => FORBIDDEN               (理论上不应发生)
  (cases, 1)    => ACCEPTABLE

关注 UnsafePublish 里 0 是否真的发生——一旦发生，就坐实了「肉眼推理不可靠」。

若不想引入 Maven，也可单独 javac 编译后用 java -jar jcstress.jar 运行（需自备 jcstress harness jar），详见 pom.xml 与官方示例。

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4. 源码

• 安全发布实测用例：SafePublicationTest.java
• 构建配置：pom.xml
• 一键运行脚本（自动检测 mvn）：run.sh

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5. 对应知识库文档

• 理论主文档：Java 并发模型总览
• JMM / happens-before / 安全发布专题：JMM：happens-before / 安全发布