易失性数组和多线程排序

Question

我正在考虑使用一个易失数组来实现多线程排序。假设我有一个长度为 N 的数组和 M 个线程，它们将对数组的子范围进行排序。这些子范围是不相交的。然后，在主线程中，我将合并部分排序的数组。

示例代码：

final int N = ....
volatile MyClass[] array = new MyClass[N];
//... fill array with values

void sort(){
    MyThread[] workers = new MyThread[M];
    int len = N/M; //length of the sub-range
    for(int i=0;i<M;++i){
        workers[i] = new MyThread(i*len, (i+1)*len);
        workers[i].start();
    }
    for(int i=0;i<M;++i)workers.join();

    //now synchronization in memory using "happens before"
    //will it work?
    array = array;

    //...merge sorted sub-ranges into one sorted array
}

private class MyThread extends Thread{

final int from;
final int to;

public MyThread(int from, int to){ ..... }

public void run(){
    //...something like: quicksort(array, from, to);
    //...without synchronization, ranges <from, to> are exclusive
}

我不需要在运行线程时在内存中进行同步，因为数组子范围是不相交的。我想在完成线程后进行一次同步。数组的更新版本（在主线程中看到）是否包含在工作线程中所做的所有更改？

如果这个方案有效，对大表有效吗？

提前感谢您的帮助。

编辑：

我进行了测试。无论使用 volatile 关键字，我都收到了正确的结果。但是 volatile 数组的执行时间要长几倍（大约 M 倍）。

Answer 1

不是答案，只是一些想法：

没有可变数组这样的东西。只有字段可以是可变的。您已经声明了一个名为“array”的 volatile 字段，并使用对数组对象的引用对其进行了初始化。

您似乎希望array = array 语句充当完整的内存屏障。我不知道它是否会或不会，或者答案是否取决于您使用的编译器、JVM 和操作系统。也许有人比我能回答的更专家。

我不喜欢它有两个原因：一个是，它看起来像一个空操作。这是对其他不了解您要做什么的程序员的邀请，并通过删除代码来“清理”代码。像这样一个棘手的语句应该包含在一个函数中，该函数的名称可以解释这个技巧。

二是，该语句的功能与字段引用的数组无关。最好使用 volatile int 字段或 volatile somethingelse 字段，显然 与数组没有任何联系，从而引起人们注意，重要的是字段值以外的其他内容。

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更新：根据 Brian Goetz 的说法，该声明不会满足您的要求。您需要的是每个工作线程在完成其工作后更新 volatile 字段，然后您需要主线程在尝试查看工作人员的结果之前读取 volatile 字段。

另一方面……你需要屏障吗？工作线程全部终止并且主线程加入（）它们还不够吗？再说一次，也许比我更专业的人可以回答。

Answer 2

您正在做的事情看起来很混乱，并且按照建议，可能无法按预期工作。

如果您使用 Java8，那么并行排序可能适合您。否则——

对单个数组进行并行排序是一场恐怖表演。如果您创建一个新的排序元素数组，则并行排序相当简单。

创建子数组的对象（您最终需要这样做）。将每个对象传递给一个线程。让线程并行排序它们的对象。完成所有排序后，将排序后的对象合并到一个新数组中。

这意味着需要更多内存，但它相当简单，您无需担心易失性或同步问题。