Java foreach循环在不可变的易失性数组上线程安全吗？

Question

我有一个对不可变数组的易变引用，该不可变数组通过用新版本替换引用来异步更改。 在此数组上使用foreach进行迭代时，是否保证是线程安全的？

例：

class MyClass
{ 
  volatile String[] m_array = new String[0];

  public synchronized void add(String n)
  { m_array = ArrayUtils.add(m_array, n); // atomic replace
  }

  public void iterate() // not synchronized!
  { // Do something with each element
    for (String s : m_array)
      System.out.println(s);
  }
}

为什么我问这个问题？

通常，Java中的foreach循环会扩展为Iterator ：

Iterator<String> i = m_array.iterator();
while(i.hasNext())
  ...

在这种情况下， 只有一个访问 m_array的权限才能有效获取原子快照。 所以一切都很好。

但是，如果将来的Java实现为原始数组优化 foreach会怎么办，因为在这种情况下迭代器非常慢？ （ 有关性能，请参见foreach与。 ）

该实现可能会生成类似以下的代码

for (int i = 0; i < m_array.length; i++)
{ String s = m_array[i];
  ...

由于不再访问m_array ，因此这不再是线程安全的。 在这种情况下，当该字段为volatile时，需要一个具有m_array快照的临时变量。

是否保证上述优化永远不会以这种方式发生，并且我的代码示例是否保证安全？

Answer 1

是的，就易失性字段的异步更改而言，在易失性数组引用上使用增强的for循环是线程安全的 。

合理

但是，如果将来的Java实现为原始数组优化foreach会怎么办，因为在这种情况下迭代器非常慢？

Iterator s不用于增强数组循环，仅用于Iterable 。 Java语言规范保证即使每次迭代过程中m_array的值已更改，循环中的每次数组访问都在每次迭代的同一实例上。 使用以下等效代码指定数组的增强型for循环：

T[] #a = Expression;
L1: L2: ... Lm:
for (int #i = 0; #i < #a.length; #i++) {
    VariableModifiersopt TargetType Identifier = #a[#i];
    Statement
} 

见14.14.2 。 这里的关键是Expression ，在您的情况下为this.m_array ， 仅被评估一次 。

需要强调的是，迭代使用的是对数组的引用，而不是数组的副本，因此数组中的元素在迭代过程中可能会发生变化。 但是，我从您的代码示例中假设您知道这不会发生。