正確使用volatile變量和synchronized塊

Question

我試圖在java（或一般）中繞過線程安全。 我有這個類（我希望符合POJO的定義），它也需要與JPA提供程序兼容：

    public class SomeClass {

        private Object timestampLock = new Object();
        // are "volatile"s necessary?
        private volatile java.sql.Timestamp timestamp;
        private volatile String timestampTimeZoneName;

        private volatile BigDecimal someValue;

        public ZonedDateTime getTimestamp() {
            // is synchronisation necessary here? is this the correct usage?
            synchronized (timestampLock) {
                return ZonedDateTime.ofInstant(timestamp.toInstant(), ZoneId.of(timestampTimeZoneName));
            }
        }

        public void setTimestamp(ZonedDateTime dateTime) {
            // is this the correct usage?
            synchronized (timestampLock) {
                this.timestamp = java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant());
                this.timestampTimeZoneName = dateTime.getZone().getId();
            }
        }

        // is synchronisation required?
        public BigDecimal getSomeValue() {
            return someValue;
        }

        // is synchronisation required?
        public void setSomeValue(BigDecimal val) {
            someValue = val;
        }
    }

如代碼中注釋的行中所述，是否有必要將timestamp和timestampTimeZoneName定義為volatile並且是應用的synchronized塊？ 或者我應該只使用synchronized塊而不是將timestamp和timestampTimeZoneName定義為volatile ？ timestampTimeZoneName的timestamp不應錯誤地與另一個timestamp匹配。

這個鏈接說

對於聲明為volatile的所有變量，讀取和寫入都是原子的（包括長變量和雙變量）

我是否應該理解通過setter / getter訪問此代碼中的someValue是否是線程安全的，這要歸功於volatile定義？ 如果是這樣，有沒有更好的（我不知道“更好”在這里可能意味着什么）實現這一目標的方法？

Answer 1

要確定是否需要同步，請嘗試想象一個可以使用上下文切換來破壞代碼的地方。

在這種情況下，如果上下文切換發生在我放置注釋的位置，那么在getTimestamp()您將從每個時間戳類型中讀取不同的值。

另外，雖然賦值是原子的，但這個表達式是java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant()); 當然不是，所以你可以在dateTime.toInstant()和from的調用之間進行上下文切換。 總之，你肯定需要同步塊。

synchronized (timestampLock) {
    this.timestamp = java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant());
    //CONTEXT SWITCH HERE
    this.timestampTimeZoneName = dateTime.getZone().getId();
}

synchronized (timestampLock) {
    return ZonedDateTime.ofInstant(timestamp.toInstant(), ZoneId.of(timestampTimeZoneName));
}

在易變性方面，我很確定它們是必需的。 您必須保證每個線程肯定會獲得變量的最新版本。

這是揮之不去的合約。 雖然它可能被同步塊覆蓋，並且在這里實際上並不需要，但無論如何都要寫。 如果synchronized塊已經執行了volatile的工作，則VM將不會執行兩次保證。 這意味着不再需要揮發性物質，這是一個非常好的閃光燈，對程序員說：“我已經在多個線程中使用了”。

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對於someValue ：如果這里沒有同步塊，那么volatile肯定是必要的。 如果在一個線程中調用一個集合，則另一個線程沒有隊列告訴它可能已在此線程之外更新。 因此它可能使用舊的緩存值。 如果它采用單線程，JIT可以做很多有趣的優化。 可以簡單地破壞你的程序。

現在我不完全確定這里是否需要同步。 我的猜測是否定的。 無論如何我會添加它以保證安全。 或者你可以讓java擔心同步並使用http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/atomic/AtomicInteger.html

Answer 2

這里沒什么新東西，這只是@Cruncher已經說過的更明確的版本：

只要程序中的兩個或多個字段彼此一致，您就需要synchronized 。 假設您有兩個並行列表，並且您的代碼依賴於它們兩者的長度相同。 這被稱為不變量 ，兩個列表總是相同的長度。

如何編寫一個方法，追加（x，y），為列表添加一對新值而不會暫時破壞不變量？ 你不能。 該方法必須將一個項添加到第一個列表，打破不變量，然后將另一個項添加到第二個列表，再次修復它。 別無他法。

在單線程程序中，臨時中斷狀態沒有問題，因為當append（x，y）正在運行時，沒有其他方法可以使用列表。 在多線程程序中不再是這樣。 在最壞的情況下，append（x，y）可以將x添加到x列表，然后調度程序可以在該確切時刻掛起線程以允許其他線程運行。 在附加（x，y）完成作業並使列表再次正確之前，CPU可以執行數百萬條指令。 在所有這段時間內，其他線程會看到破壞的不變量，並可能導致數據損壞或導致程序崩潰。

修復是為了使append（x，y）在某個對象上synchronized ，並且（這是重要的部分），對於使用列表在同一對象上synchronized 每個其他方法 。 由於在給定時間只能在給定對象上synchronized一個線程，因此任何其他線程都不可能看到處於不一致狀態的列表。

因此，如果線程A調用append（x，y），並且線程B嘗試“同時”查看列表，那么線程B是否會在線程A執行其工作之前或之后看到列表的樣子？ 這被稱為數據競賽 。 只有我到目前為止所描述的同步，沒有辦法知道哪個線程會贏。 到目前為止我們所做的就是保證一個特定的不變量。

如果哪個線程贏得比賽很重要，那么這意味着有一些更高級別的不變量也需要保護。 您還必須添加更多同步以保護該同步。 “線程安全” - 用兩個小詞來命名一個既寬又深的主題。

祝好運並玩得開心點！

Answer 3

    // is synchronisation required?
    public BigDecimal getSomeValue() {
        return someValue;
    }

    // is synchronisation required?
    public void setSomeValue(BigDecimal val) {
        someValue = val;
    }

我認為是的，您需要放置同步塊，因為考慮一個示例，其中一個線程正在設置該值，同時其他線程正在嘗試從getter方法讀取， 就像在示例中您將看到同步塊一樣。因此，如果您在方法中使用變量，則必須要求同步塊。