同步跨线程共享但不同时访问的对象

Question

假设我有一个包含字段data的共享对象。多个线程将共享对此对象的引用以访问该字段。但是，线程永远不会同时访问对象。我是否需要将data声明为volatile？

这种情况如下：

• 课程Counter定义了唯一字段value和一个方法increment。
• 一个线程递增计数器，然后产生另一个递增计数器的线程，等等。

鉴于程序的逻辑，没有对计数器的并发访问。然而，计数器在多个线程中共享。柜台必须是不稳定的吗？

另一种情况是多线程操作一个纯数据的对象X，但是通过另一个依赖并发控制的对象Y来交替它们的临时执行（以便永远不会同时访问X）（wait ，notify，synchronize）。对象X的字段是否应该是易变的？

Answer 1

强烈建议研究Java内存模型的整个JLS章节 - 强制，实际上 - 对于在Java中进行并发的人来说。具体而言，您的案例包含在JLS, 17.4.4:

中

“启动线程的动作与它启动的线程中的第一个动作同步。”

这意味着对于您的第一个场景，您不需要volatile。但是，无论如何都要保持对代码的未来更改是健全的。你应该有一个很好的理由不来拥有volatile，这只有在读取率非常高的情况下（至少每秒数百万）。

Answer 2

Java内存模型和字节码重新排序不保证后续线程将看到计数器的递增值。因此，如果您使用单线程 - 您不需要对volatile进行任何操作，但如果有多个线程可以从变量中读取内容 - 您需要确保使用volatile或者同步/锁定来查看对另一个线程的更改。

Thread.start方法强加了屏障，因此确保了可见性 - 并且可能发生您不需要那些易变的东西。但无论如何我会加上它。

Answer 3

关于问题的第二部分：如果不在变量X上使用volatile，则给定线程可能总是使用变量值的本地缓存版本。您将变量Y用作锁定将非常有效，可以确保两个线程不会同时写入X，但无法保证其中一个线程不会查看过时数据。

来自JLS：“写入易失性变量v与任何线程的所有后续v读取同步”。我读这个的方式是规范不保证除了v。

之外对其他变量的读取

Answer 4

你只是通过柜台告诉了部分故事。计数器的递增部分似乎很好 - 正如Marko指出的那样，Thread.start上有一个HB边缘。但谁在阅读这个柜台呢？如果它是除了这些衍生线程之外的任何人，并且你完全关心看到最新的值，那么该字段需要是不稳定的。如果计数器是long（或double），即使您不关心陈旧值，也需要它是易变的，否则您可能会撕裂。

Answer 5

只有在建立线程之间的先发生关系时，才能保证线程的突变对其他线程可见。建立关系后，所有先前的突变都变得可见。

如果另一个对象正确地同步对它的访问，那么在隔离时未正确同步的对象可以安全使用（请参阅Java Concurrency in Practice中的 piggibacking ）。

在问题中描述的两种情况中，我认为不需要同步：

• Thread.start建立了一个先发生过的关系，所以以前线程的所有突变都是可见的
• 对象X的访问由对象Y同步，它将建立先发生关系并使对X的更改可见（我在a blog post中扩展了一点）。

如果您知道永远不会同时访问对象X，则可能存在间接同步对X的访问的对象Y，所以没关系。我看到的唯一不安全的情况是线程是否按时传递（例如使用Thread.sleep或通过循环直到一段时间已经完成）来保证相互排斥：在这种情况下，没有发生在之前建立的关系。