Question

我已经阅读了有关多个线程对Java数组元素的可见性的一些问题和解答，但是我仍然无法真正解决某些情况。为了演示我遇到的问题，我提出了一个简单的场景：假设我有一个简单的集合，该集合通过将元素散列为一个，将元素添加到其n个存储桶之一中（存储桶类似于某种列表）。并且每个存储桶分别同步。例如。：

private final Object[] locks = new Object[10];
private final Bucket[] buckets = new Bucket[10];

这里应该i保护水桶lock[i]。这是添加元素代码的样子：

public void add(Object element) {
        int bucketNum = calculateBucket(element); //hashes element into a bucket
        synchronized (locks[bucketNum]) {
            buckets[bucketNum].add(element);
        }
    }

由于“存储桶”是最终的，因此即使没有同步也不会出现任何可见性问题。我的猜测是，有了同步，如果没有最终版本，这也不会出现任何可见性问题，这是正确的吗？

最后，是比较棘手的部分。假设我想复制并合并所有存储桶的内容，并从任意线程清空整个数据结构，如下所示：

public List<Bucket> clear() {
    List<Bucket> allBuckets = new List<>();
    for(int bucketNum = 0; bucketNum < buckets.length; bucketNum++) {
        synchronized (locks[bucketNum]) {
            allBuckets.add(buckets[bucketNum]);
            buckets[bucketNum] = new Bucket();
        }    
    }
    return allBuckets;
}

我基本上将旧存储桶换成新创建的存储桶，然后返回旧存储桶。这种情况与add()的情况不同，因为我们没有修改数组中引用所引用的对象，而是直接更改了数组/引用。

请注意，当我持有存储桶1的锁时，我并不关心存储桶2是否被修改，我不需要结构完全同步且一致，仅可见性和接近一致性就足够了。

因此，假设每个bucket[i]仅在lock[i]下进行了修改，您会说这段代码有效吗？我希望能够了解为什么以及为什么不能，并更好地了解知名度，谢谢。

Answer 1

第一个问题。

在这种情况下，线程安全性取决于是否正确共享对包含locks和buckets的对象的引用（我们称之为Container）。

想象一下：一个线程正在忙于实例化一个新的Container对象（分配内存，实例化数组等），而另一个线程开始使用这个半实例化的对象，其中locks和{{1 }}仍然为空（它们尚未被第一个线程实例化）。在这种情况下，此代码：

buckets

被破坏并抛出synchronized (locks[bucketNum]) {。 NullPointerException关键字可以防止这种情况，并保证到final的引用不为null时，其最终字段已被初始化：

当一个对象被认为是完全初始化的构造函数完成。只能看到引用的线程该对象已完全初始化后的对象查看该对象最终的正确初始化的值领域。（JLS 17.5）

第二个问题。

假设Container和locks字段是最终的和，您不必关心整个数组和“每个存储区[ i]只能在lock [i]“下修改，此代码可以。

Answer 2

只需添加到Pavel的答案中即可：

在您问的第一个问题中

由于“存储桶”是最终的，因此即使没有同步也不会出现任何可见性问题。我的猜测是，有了同步，如果没有最终版本，这也不会出现任何可见性问题，这是正确的吗？

我不确定“可见性问题”是什么意思，但是可以肯定的是，如果没有多个线程访问synchronized，而其中一个对其进行了修改，那么如果没有buckets[i]，此代码将是不正确的（例如写信）。不能保证一个线程所写的内容对另一线程可见。这也涉及存储桶的内部结构，可以通过调用add来修改。

请记住，final上的buckets仅与对数组本身的单一引用有关，与数组的单元无关。

Java数组元素和内存可见性问题

2 个答案: