Java - 是否有一种线程安全的方式来分配没有锁的新对象？

Question

好的，所以我意识到所有线程共享堆，其中包含已为 java 程序分配的所有对象。这意味着如果多个线程试图分配一个新对象，那么它们可能会相互混淆并导致分段错误。在阅读了一些其他线程之后，我仍然不明白是否有一种无锁、安全的方式来在线程内构造对象。我正在尝试在 Java 中为一个学校项目实现一个无锁哈希图，并且需要确定我所做的构造函数调用是否是线程安全的。如果没有，是否有某种解决方法或内存管理技术可以让事情正常进行？

这是我的内部类的样子

public class dataNode<T> extends node<T>{
    int hash;
    T data;

    public dataNode(int _hash, T _value){
        this.isArrayNode = false;
        this.hash = _hash;
        this.data = _value;
    }


}

还有我的无锁哈希图的另一个内部类：

import java.util.concurrent.atomic.*;
public class arrayNode<T> extends node<T>{

    //this is an array where elements consist of datanodes and arraynodes
    AtomicStampedReference<node<T>> [] array;

    public arrayNode(int size){
        this.isArrayNode = true;
        array = new AtomicStampedReference[size];
        for (int i = 0; i < size; i++){
            array[i] = new AtomicStampedReference<node<T>>(null, concurMap.UNINITIALIZED);
        }
    }
}

Answer 1

这意味着如果多个线程尝试分配一个新对象，那么它们可能会相互混淆并导致分段错误。

我从来没有想过这个问题，但我认为我有足够的 Java 经验可以说这是错误的。创建对象是线程安全的。

但是，您正在创建的对象的构造函数当然必须包含线程安全代码。

Answer 2

tl;dr 您的 JVM 将为您处理跨线程的内存分配。

不同的 JVM 做事可能略有不同。例如，JRockit 有几种将内存分配给新对象的方法。它将对象分成小对象和大对象。对于“小”对象（您可以在启动时使用-XXtlaSize 和-XXlargeObjectLimit 在JVM 中定义它），JVM 将对象分配给只有该线程可以分配对象的本地线程区域（TLA）。一旦线程本地内存用完，线程就可以请求一个新的块。

对于较大的对象，JVM 使用了一系列技巧来避免在分配时尽可能多地锁定，并且将这些对象直接分配到堆中。一种方法是 JVM 将内存分成不同大小的块并保存在缓存中，允许它快速分配合理数量的内存，而不必锁定堆上所需的每个字节。

您的 JVM 可能在具体执行方式上有所不同，但它会使用类似的策略。长话短说，创建对象时不需要锁定（当然，除非您的构造函数代码不是线程安全的）。这里有更多信息：https://docs.oracle.com/cd/E13150_01/jrockit_jvm/jrockit/geninfo/diagnos/garbage_collect.html

你的两个构造函数看起来都很好。我要指出的一件事（对不起，如果您已经知道这一点）是线程安全数据结构中的对象不一定是线程安全的。因此，AtomicStampedReference 将很好地处理添加、比较、获取和设置对象（进入标记引用，即不是数组），如果您直接修改它，它不会处理实际对象。例如，以下将不是线程安全的：

array[0].getReference().setHash(6);

您必须确保获得引用，创建一个新对象，然后比较并设置以进行更改：

int oldStamp = array[0].getStamp();
int newStamp = oldStamp + 1;
DataNode<T> old = array[0].getReference();
DataNode<T> newDn = new DataNode<T>(6, old.value);
if (!array[0].compareAndSet(old, newDn, oldStamp, newStamp)) {
     // If this fails, either the stamp, reference, or both have changed.  Try again.
}