Question

来自 The Java Concurrency In Practice

的说明

任何线程都可以安全地使用不可变对象而无需额外的同步，即使没有使用同步来发布它们

我得到的是线程安全。

Jeremy Manson博客的片段 -

class String {
  // Don't do this, either.
  static String lastConstructed;
  private final byte[] bytes;
  public String(byte[] value) {
    bytes = new byte[value.length];
    System.arraycopy(value, 0, bytes, 0, value.length);
    lastConstructed = this;         
  }
}

由于此引用存储在 lastConstructed 中，因此转义构造函数

当然，如果你使lastConstructed volatile（postJDK5 +语义）

，它会工作

其中一个问题是 -

如果lastConstructed是易变的，那么引用是不安全的发布到另一个线程，然后String不会是不可变的。正确？

杰里米的答复是 -

它不是线程安全的，因为它是不可变的，但它是线程安全的，因为lastConstructed是易失性的。

我完全理解它会是线程安全的，因为lastConstructed是易变的，但是我没有得到它不是线程安全的，因为它是不可变的。

为什么呢？ Concurrency In Practice中的注释表明，任何线程都可以安全地使用不可变对象（即线程安全保证）。如果某些东西是不可变的，那么它就是线程安全的。

请建议。

Answer 1

虽然@Peter Lawrey已经解释了设计线程安全和不可变类的细节和问题，并且基于进一步的讨论，我认为问题没有得到直接的答案。所以，我想详细说明一下：

理解短语“不可变对象可以被任何线程安全使用”的主要问题是它本身并不完整。它依赖于这样的前提：任何对象也必须安全地发布为线程安全的。不可变对象也不例外。因此，完整的短语应该是“不可变的，安全发布的对象可以被任何线程安全地使用。”

String示例中的问题是它允许对象的引用从构造函数中转义，从而向其他线程呈现可能无效的对象状态。例如，如果编译器决定优化构造函数并以性能原因重新排列操作：

public String(byte[] value) {
    bytes = new byte[value.length];
    lastConstructed = this;         
    System.arraycopy(value, 0, bytes, 0, value.length);
}

其他一些读取lastConstructed的线程将能够看到未完全构造的字符串。因此，该类不是线程安全的，即使它的实例是不可变的。

这里我们来到这句话的含义“它不是线程安全的，因为它是不可变的”。这意味着单独的不变性并不能保证线程安全，并且该示例证明了这一点。

使lastConstructed volatile会强制编译器发出内存屏障，阻止优化器以上述方式重新排列操作。它将保证在分配lastConstructed = this之前总是发生数组复制。结果，另一个读取lastConstructed的线程永远不会看到一个未构造的字符串。它还可以保证其他线程始终读取lastConstructed的实际值。这就是为什么“它会是线程安全的，因为在这种特殊情况下，lastConstructed是易变的”。

Answer 2

常见的误解是你在Java中有对象字段。您只有引用和原语。这意味着

static String lastConstructed;

字段lastConstructed是可变引用。它的可见性不是线程安全的。拥有一个不可变对象不会在对该对象的引用上赋予任何属性。

同样，如果你有final字段，这不会使你的对象不可变。

final Date today = new Date();

today不是一成不变的，因为您对它进行了一次引用final。

更精细的是volatile使用你必须要小心你是在读还是写易变的值。即使你这样做

volatile Date now = new Date();

now.setTime(System.currentTimeMillis()); // no thread safe.

这有两个原因，这不是线程安全的。 1）对now的访问是读取而不是写入，其次是在写入之前发生的任何情况。需要的是之后的写屏障。你看到的东西似乎是无稽之谈。

now = now; // this adds a write barrier.

一个相关的误解是，如果您使用线程安全集合，那么您执行的任何系列操作也是线程安全的。它有点像仙尘，你只是洒在它周围，你的许多虫子消失了，但这并不意味着你真的是线程安全的。

简而言之，线程安全就像一连串的依赖关系，如果访问数据的任何方面都不是线程安全的，那都不是。

注意：添加一些线程安全结构可以隐藏线程安全问题，但它不能修复它们，它只是意味着JVM或OS或硬件中的某些更改将在以后破坏您的代码。

线程安全的不可变对象和初始化安全性

2 个答案: