Java中的AtomicReference - 在线程安全环境中设置引用所必需的？答案

【问题标题】：AtomicReference in Java - necessary for setting a reference in a thread-safe environment?Java中的AtomicReference - 在线程安全环境中设置引用所必需的？
【发布时间】：2026-02-12 18:15:02
【问题描述】：

在 Java 中存在一个 AtomicReference 类。这是否意味着设置引用本身不是原子操作？

例如，这不是线程安全的吗（假设返回的值不能被修改）？：

public void someMethod()
{
   this.someList = Collections.unmodifiableList(new LinkedList<Object>());
}

public List<Object> getReadOnlyList()
{
   return someList;
}

在 C# 中怎么样？

【问题讨论】：

您的示例并不完全是线程安全的。如果列表在此处不安全地发布，您可能无法正确阅读内容（尽管LinkedList 的实现可能允许您在它为空的情况下逃脱）。
@Tom ：您的意思是其他线程可能会为 someList 字段获取旧的缓存值，或者 someList 字段实际上可能是“半写的”？
@hatchetman82 我的意思是在读取新引用后，它指向的对象可能没有完全更新。因此，如果我不安全地公开new java.awt.Point(1, 2)，我可能能够在另一个线程中读取该对象，但x 和y 字段可能仍然为零。

标签： c# java atomicreference

【解决方案1】：

这是否意味着设置引用本身不是原子操作？

设置引用变量是原子的，但原子操作不一定是线程安全的。让我解释一下。

原子意味着任何观察者（线程）看到变量的旧值或新值，而不是别的。这并不意味着所有观察者在查看变量时都会看到新值。（正如@Tom 指出的那样，引用变量的原子性并没有说明它引用的对象的原子性属性。）

为了让所有观察者都能看到变量中的新值，需要进行一些同步。对于变量的更新，这将在以下情况下发生：

变量声明为volatile，或者
对变量的访问/更新由同一个原始监视器锁同步。

包装在相关“AtomicXxx”类中的变量也将是线程安全的，但如果您想避免锁并且您想要执行诸如此类的操作，您通常会使用这些类之一作为原子的“比较和替换”。

同样，这仅适用于对象引用的线程安全。如果对象的状态没有也正确同步，线程很可能会看到对象属性的陈旧值等等。

【讨论】：

【解决方案2】：

java.util.concurrent.atomic 有时被忽视的package description 详细阐述了一些常见用途。

附录：同样，java.util.concurrent 的package description 方便地总结了JLS §17 中详述的几个要点。

此外，如果您的 List 是不可变的并且可以通过 final 引用它，请考虑 Final Field Semantics 的潜在好处。

【讨论】：

【解决方案3】：

根据Java Language Specification, version 3.0, Section 17.7：

写信给并且对引用的读取始终是原子的，无论它们是否被实现作为 32 或 64 位值。

AtomicReference 可以执行比较并设置为原子操作。

这不是线程安全的：

public boolean changeList(List<Object> oldValue, List<Object> newValue) { 
    if (this.someList == oldValue) {
        // someList could be changed by another thread after that compare,
        // and before this set
        this.someList = newValue;
        return true;
    }
    return false;
}

【讨论】：

可以在 List 参数中使用一些泛型。
使用 public boolean changeList(List oldValue, List newValue) 代替

【解决方案4】：

就 C# 而言，我自己找到了答案。根据 C# 语言规范的第 5.5 节，设置引用是一项原子操作。

"以下数据类型的读写是原子的：bool、char、byte、sbyte、short、ushort、uint、int、float和引用类型。此外，对具有底层类型的枚举类型的读写上一个列表中的也是原子的。其他类型的读写，包括long、ulong、double和decimal以及用户定义的类型，不保证是原子的。除了为此目的设计的库函数之外，不保证原子性的读-修改-写，例如在递增或递减的情况下。”

【讨论】：

问题是关于线程安全，而不是原子性。例如，在 Java 中读取非同步引用变量可以是原子的，但不是线程安全的。
原子性保证您将读取引用的旧值（或 null）或引用的新值，但绝不会是其中一个的一部分和另一个的一部分。

【解决方案5】：

如果您不使用 AtomicReference 或 volatile 关键字，并且读取引用的线程不是写入它的线程，则无法保证读取线程会看到更新的值。

在多处理器环境中尤其如此。 volatile 关键字和 AtomicReference（在内部使用 volatile 进行基本的设置/获取操作）强制执行内存屏障和缓存刷新，以确保更新的值在主内存中可见。

【讨论】：