Java - 对可变对象的易失性引用 - 对对象字段的更新将对所有线程可见

Question

...没有额外的同步？下面的 Tree 类旨在被多个线程访问（它是一个单例，但不是通过枚举实现的）

class Tree {

    private volatile Node root;

    Tree() {
        root = new Node();
        // the threads are spawned _after_ the tree is constructed
    }

    private final class Node {
        short numOfKeys;
    }
}

• numOfKeys 字段的更新是否会在没有任何显式同步的情况下对读取器线程可见（请注意，读取器和写入器都必须获取 ReentrantReadWriteLock 的实例 - 每个节点的相同实例 - 但除非这样做）？如果不是，让numOfKeys volatile 就足够了吗？
• 更改根就像root = new Node() 一样简单（只有编写器线程会更改根，除了调用 Tree 构造函数的主线程）

相关：

• multiple fields: volatile or AtomicReference?
• Is volatile enough for changing reference to a list?
• Are mutable fields in a POJO object threadsafe if stored in a concurrentHashMap?
• Using volatile keyword with mutable object

编辑：对 Java 5 后的语义感兴趣

Answer 1

没有。

在volatile 字段中放置对对象的引用不会以任何方式影响对象本身。

一旦您从 volatile 字段加载对对象的引用，您就拥有了一个与任何其他对象没有什么不同的对象，并且波动性没有进一步的影响。

Answer 2

这是两个问题。让我们从第二个开始。

将新构造的对象分配给 volatile 变量效果很好。每个读取 volatile 变量的线程都会看到一个 完全构造的 对象。不需要进一步同步。这种模式通常与不可变类型结合使用。

class Tree {
    private volatile Node node;
    public void update() {
        node = new Node(...);
    }
    public Node get() {
        return node;
    }
}

关于第一个问题。您可以使用 volatile 变量来同步访问 non-volatile 变量。以下清单显示了一个示例。想象一下，这两个变量如图所示被初始化，并且这两个方法同时执行。可以保证，如果第二个线程看到foo 的更新，它也会看到bar 的更新。

volatile int foo = 0;
int bar = 0;

void thread1() {
    bar = 1;
    foo = 1; // write to volatile variable
}

void thread2() {
    if (foo == 1) { // read from volatile variable
        int r = bar; // r == 1
    }
}

但是，您的示例有所不同。读取和写入可能如下所示。与上面的示例相反，两个线程都从 volatile 变量中读取。但是，volatile 变量上的读取操作不会相互同步。

void thread1() {
    Node temp = root; // read from volatile variable
    temp.numOfKeys = 1;
}

void thread2() {
    Node temp = root; // read from volatile variable
    int r = temp.numOfKeys;
}

换句话说：如果线程 A 写入 volatile 变量 x 并且线程 B 读取值写入x，然后在读操作之后，线程B将看到线程A的所有写操作，发生在写之前>x。但是如果没有对 volatile 变量的写操作，对其他变量的更新没有影响。

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这听起来比实际上要复杂。其实只有一条规则需要考虑，你可以在JLS8 §17.4.5找到：

[..] 如果所有顺序一致的执行都没有数据竞争，[..] 那么程序的所有执行都将看起来是顺序一致的。

简单地说，如果两个线程可以同时访问同一个变量，并且至少一个操作是写操作，并且该变量是非易失性，则存在数据竞争 /em>。 数据竞争可以通过将共享变量声明为volatile来消除。没有数据竞争，更新的可见性没有问题。