在线程之间同步对象的最佳实践

Question

我基本上有一个对象，它存储具有附加属性（如速度）的项目的 3D 位置。该位置由一个单独的线程每 100 毫秒计算一次。另一个线程访问这些属性并修改其中的一些。

模拟线程

// ...
double z = location.getZ();
// calculate new position
location.setZ(z);
// ...

其他话题

// ...
while(location.getZ() > 10); // Some busy waiting for demonstration
location.setSpeed(10);
// ...

我的第一个想法是对每个属性简单地使用volatile，但据我所知，对 volatile 属性的每个操作都必须是原子的。由于允许两个线程在某些情况下更改某些属性（例如速度），因此这似乎不起作用。

我的下一个想法是使用 java 的 synchronized 关键字并同步每个 getter 和 setter 结束整个模拟周期。

// Location.java
public synchronized double getZ() { /* ... */ }

// Simulation loop
synchronized(location) {
    // calculations are done here
}

现在我想知道这是正确的方法还是有更好的方法。

可以在synchronized 块内调用getZ() 还是在内部这个结果需要单独的锁？

Answer 1

您的同步方法看起来是正确的。 Volatile 确保与下一次读取相同变量存在发生之前的关系。但它没有建立原子性。

您可以使用 synchronize 关键字来确保发生前发生和原子性都正常工作。只需确保在 getter 和 setter 方法中锁定同一个监视器对象即可。

Getter 方法也需要同步。否则，getter 方法可以从本地 CPU 缓存中读取变量值，而不是从主内存中读取，因为之前发生的属性未建立。所以其他一些线程可能已经使用同步的 setter 更新了主内存中的值，但 getter 仍在从 CPU 缓存中读取过时的缓存值。

Answer 2

另一种方法是在更新时替换整个对象。

例如

class State{
    final int x,y;
    ... constructor + getters
}

volatile State state;

public void update(int x, int y){
    this.state = new State(x,y);
}

public void useState(){
    State s = state;
    print(s.x+" "+s.y);
}

最大的好处是你总是可以返回一个一致的对象；不是具有介于两者之间的状态的对象。由于状态对象是不可变的，因此它使并发变得容易得多。