正确使用易失变量和同步块

Question

我正试图围绕 Java（或一般而言）中的线程安全。我有这个类（我希望它符合 POJO 的定义），它也需要与 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;
        }
    }

正如代码中注释行中所述，是否有必要将timestamp 和timestampTimeZoneName 定义为volatile，并且synchronized 块是否应按原样使用？或者我应该只使用synchronized 块而不将timestamp 和timestampTimeZoneName 定义为volatile？ timestamp 的 timestampTimeZoneName 不应与另一个 timestamp 错误地匹配。

This 链接说

对于所有声明为 volatile 的变量，读写都是原子的 （包括 long 和 double 变量）

由于volatile 的定义，我是否应该了解通过setter/getter 访问此代码中的someValue 是线程安全的？如果是这样，是否有更好的（我不知道“更好”在这里可能意味着什么）方法来实现这一点？

Answer 1

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

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

我认为是的您需要放置同步块，因为考虑一个示例，其中一个线程正在设置值，同时另一个线程正在尝试从 getter 方法中读取，@987654321 @你会看到同步块。所以，如果你把你的变量放在方法中，那么你必须需要同步块。

Answer 2

这里没有什么新东西，这只是@Cruncher 已经说过的更明确的版本：

只要程序中的两个或多个字段相互一致很重要，您就需要synchronized。假设您有两个并行列表，并且您的代码取决于它们的长度相同。这被称为 invariant，因为这两个列表 invariably 长度相同。

如何编写一个方法 append(x,y)，在不暂时破坏不变量的情况下将一对新值添加到列表中？你不能。该方法必须将一个项目添加到第一个列表，打破不变量，然后将另一个项目添加到第二个列表，再次修复它。没有其他办法。

在单线程程序中，临时中断状态没有问题，因为在 append(x,y) 运行时没有其他方法可以使用列表。这在多线程程序中不再适用。在最坏的情况下，append(x,y) 可以将 x 添加到 x 列表中，然后调度程序可以在该确切时刻挂起线程以允许其他线程运行。 CPU 可以在 append(x,y) 完成工作并再次使列表正确之前执行数百万条指令。在这段时间内，其他线程会看到损坏的不变量，并可能因此损坏您的数据或使程序崩溃。

解决方法是在某个对象上将 append(x,y) 设为 synchronized，并且（这是重要的部分）对于使用列表为 @987654323 的 所有其他方法 @在同一个对象上。由于在给定时间只有一个线程可以在给定对象上synchronized，因此任何其他线程都无法看到处于不一致状态的列表。

所以，如果线程 A 调用 append(x,y)，并且线程 B 尝试“同时”查看列表，线程 B 会看到列表的样子之前或 在 线程 A 完成了它的工作？这称为数据竞赛。到目前为止，只有我描述的同步，没有办法知道哪个线程会赢。到目前为止，我们所做的只是保证一个特定的不变量。

如果哪个线程赢得比赛很重要，那么这意味着有一些更高级别的不变量也需要保护。您还必须添加更多同步来保护该同步。 “线程安全”——用两个小词来命名一个既广泛又深入的主题。

祝你好运，玩得开心！

Answer 3

要确定您是否需要同步，请尝试想象一个可以进行上下文切换的地方，它会破坏您的代码。

在这种情况下，如果上下文切换发生在我放置评论的位置，那么在getTimestamp() 中，您将从每种时间戳类型中读取不同的值。

此外，虽然赋值是原子的，但 java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant()); 这个表达式肯定不是，所以您可以在 dateTime.toInstant() 和对 from 的调用之间进行上下文切换。总之，你肯定需要同步块。

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));
}

就 volatile 而言，我很确定它们是必需的。你必须保证每个线程都得到一个变量的最新版本。

这是volatile的合约。尽管它可能被同步块覆盖，并且 volatile 在这里实际上不是必需的，但无论如何编写都是好的。如果同步块已经完成了 volatile 的工作，则 VM 不会进行两次保证。这意味着 volatile 不会再花费你，它是一个非常好的闪光灯，它对程序员说：“我在多个线程中使用过”。

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对于someValue：如果这里没有同步块，那么 volatile 肯定是必要的。如果您在一个线程中调用一个集合，则另一个线程没有队列告诉它可能已在该线程之外更新。因此它可能会使用旧的缓存值。如果 JIT 假设为单线程，它可以做很多有趣的优化。那些可以简单地破坏你的程序的。

现在我不完全确定同步是否在此处需要。我的猜测是否定的。无论如何，我还是会添加它以确保安全。或者你可以让java担心同步并使用http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/atomic/AtomicInteger.html