Question

我正在创建一个Java类IdGenerator，该类将在每次请求一个ID时分配一个唯一的整数ID。它使用TreeSet来存储可用ID的范围，每次请求ID时，它都会在集合中查找以找到范围，分配该范围中的第一个ID，删除该范围，并添加一个较小的新范围。整个分配过程在集合上同步，以确保不同的线程不会冲突。

当我对类进行单元测试时，这很好用，但是我刚刚运行了一个不同类的测试，其中IdGenerator类的实例被不同的线程快速连续调用十次，并且返回相同的值每次。记录显示，每次调用时，包含自由范围的集合具有相同的内容，尽管lastId变量不同：第一次调用为-1，其他调用为0。这似乎表明不同的线程正在使用该集合的不同副本，尽管这不是我期望的代码。

我正在Windows 10的Eclipse Neon 4.6.3中使用JRE 1.8.0_191运行。

我尝试在生成器对象而不是集合上进行同步，将TreeSet包裹在syncedSortedSet中，并使用Lock对象而不是synced关键字。没有一个有什么不同。

private final SortedSet<Range> freeRanges = new TreeSet<>();
private int lastId;


public int allocateId() throws IllegalStateException
{
    int answer;
    synchronized (freeRanges)
    {
        LOG.debug("lastId = {}, freeRanges = {}", lastId, freeRanges);
        if (freeRanges.isEmpty())
            throw new IllegalStateException("All possible IDs are allocated");
        Range range = Stream
                .of(freeRanges.tailSet(new Range(lastId + 1)), freeRanges)
                .filter(s -> !s.isEmpty())
                .map(SortedSet::first)
                .findFirst()
                .get();
        answer = lastId = range.start;
        freeRanges.remove(range);
        if (range.start != range.end)
            freeRanges.add(new Range(range.start + 1, range.end));
        LOG.debug("Allocated {}, freeRanges = {}", answer, freeRanges);
    }
    return answer;
}

日志输出如下所示。我希望在第n次调用时，分配的数字为n-1，并且可用范围集将更新为显示一个范围，该范围从n开始，以100结尾。但是，我看到的是：

16:03:18.554 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = -1, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.570 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - lastId = 0, freeRanges = [Range [start=0, end=100]]
16:03:18.586 [main] DEBUG uk.org.thehickses.idgenerator.IdGenerator - Allocated 0, freeRanges = [Range [start=1, end=100]]

Answer 1

感谢所有回复的人。恐怕我可能误导了您-我意识到，昨晚骑车回家时，问题与从不同线程多次调用allocateId方法无关。我发布的日志清楚地表明，所有这些调用都是在相同线程（称为“主”）中进行的。

今天早上骑自行车上班时，我意识到问题出在-其他线程正在调用freeId方法，该方法将ID返回到freeRanges集。特别是，在下一次对allocateId的调用之前之前，释放了每次对allocateId的调用分配的ID。这就解释了为什么每次调用freeRanges时allocateId具有相同的内容。

我进行了一个简单的更改，以确保在发生这种情况时，如果找到的范围包含lastId + 1，则即使分配的值不在该范围的开头，也就是分配的值。当然，如果它不在该范围的开头，则在freeRanges中用最多两个新范围替换该范围-一个包含范围内所有小于分配的数字的数字，以及一个包含所有比它更多的东西。这样可以确保我们尽可能循环地浏览所有可用数字，并且只有当没有空闲数字大于分配的最后一个数字时，我们才能回到开头。

下面是修改的代码。显然，我应该花更多的时间在自行车上，而不是花在电脑前！

public int allocateId() throws IllegalStateException
{
    int answer;
    synchronized (freeRanges)
    {
        LOG.debug("Allocating: lastId = {}, freeRanges = {}", lastId, freeRanges);
        if (freeRanges.isEmpty())
            throw new IllegalStateException("All possible IDs are allocated");
        int nextId = lastId + 1;
        Range range = Stream
                .of(freeRanges.tailSet(new Range(nextId)), freeRanges)
                .filter(s -> !s.isEmpty())
                .map(SortedSet::first)
                .findFirst()
                .get();
        answer = lastId = range.contains(nextId) ? nextId : range.start;
        freeRanges.remove(range);
        range.splitAround(answer).forEach(freeRanges::add);
        LOG.debug("Allocated {}, freeRanges = {}", answer, freeRanges);
    }
    return answer;
}

并发访问TreeSet似乎不起作用

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