将对象引用存储到 volatile 字段中

Question

我正在使用以下字段：

private DateDao dateDao;

private volatile Map<String, Date> dates;

public Map<String, Date> getDates() {
    return Collections.unmodifiableMap(dates);
}

public retrieveDates() {
     dates = dateDao.retrieveDates();
}

在哪里

public interface DateDao {
    //Currently returns HashMap instance
    public Map<String, Date> retrieveDates();
}

以这种方式发布日期地图是否安全？我的意思是，易失性字段意味着对字段的引用不会被缓存在 CPU 寄存器中，并且不会在任何时候被访问时从内存中读取。

因此，我们不妨读取state of the map 的陈旧值，因为HashMap 不进行任何同步。

这样做安全吗？

UPD：例如假设DAo方法以如下方式实现：

public Map<String, Date> retrieveDates() {
    Map<String, Date> retVal = new HashMap<>();
    retVal.put("SomeString", new Date());
    //ad so forth...
    return retVal;
}

可以看出，Dao 方法不做任何同步，HashMap 和Date 都是可变的，不是线程安全的。现在，我们已经创建并发布了它们，如上所示。是否保证从另一个线程对dates 的任何后续读取不仅会观察到对Map 对象的正确引用，还会观察到它的“新鲜”状态。

我不确定线程​​是否不能观察到一些陈旧的值（例如 dates.get("SomeString") 返回 null）

Answer 1

我想你在问两个问题：

1. 鉴于该 DAO 代码，您的代码是否可以使用它在此处获得的对象引用：

    dates = dateDao.retrieveDates();
   

之前引用的dateDao.retrieveDates 方法已添加到该对象。例如，内存模型的语句重新排序语义是否允许retrieveDates 方法在最后一个put（等）完成之前返回引用？

1. 一旦您的代码具有dates 引用，您的代码中是否存在对dates 的非同步访问以及您从getDates 返回的只读视图的问题。

您的领域是否为volatile 与这些问题中的任何一个都无关。使您的字段volatile 所做的唯一事情是防止调用getDates 的线程获取您的dates 字段的过时值。那就是：

线程 A 线程 B ---------- -------- 1. 从 dateDao.retrieveDates 更新 `dates` 2. 再次从“”更新`dates` 3. getDates 返回只读 #1 中的“日期”视图

没有volatile，上述情况是可能的（但无害）。 volatile 不是这样，线程 B 会从 #2 而非 #1 中看到 dates 的值。

但这与我认为您要问的任何一个问题都无关。

问题 1

不，在dateDao.retrieveDates 完成填充该映射之前，您在retrieveDates 中的代码无法看到dateDao.retrieveDates 返回的对象引用。 memory model 允许重新排序语句，但是：

...允许编译器重新排序任一线程中的指令，如果这不会影响单独执行该线程

（我的重点。）在dateDao.retrieveDates 之前返回对您代码的引用显然会影响线程的孤立执行。

问题 2

您显示的 DAO 代码永远不会修改它返回给您的映射，因为它不保留它的副本，所以我们不需要担心 DAO。

在您的代码中，您没有显示任何修改dates 内容的内容。如果您的代码没有修改dates 的内容，那么就不需要同步，因为地图是不变的。您可能希望通过在获取而不是在返回它时将dates 包装在只读视图中来保证这一点：

dates = Collection.unmodifiableMap(dateDao.retrieveDates());

如果您的代码确实修改了dates 某个您没有显示的地方，那么是的，这可能会出现问题，因为Collections.unmodifiableMap 对同步地图操作没有任何作用。它只是创建一个只读视图。

如果您想确保同步，您需要将dates 包装在Collections.synchronizedMap 实例中：

dates = Collections.synchronizedMap(dateDao.retrieveDates());

然后在你的代码中对它的所有访问都会被同步，所有通过你返回的只读视图对它的访问也会被同步，因为它们都经过同步的映射。

Answer 2

据我所知，声明地图 volatile 不会同步其访问（即读者可以在 dao 更新地图时阅读地图）。但是，它保证映射存在于共享内存中，因此每个线程在每个给定时间都会在其中看到相同的值。当我需要同步和新鲜时，我通常会使用锁定对象，类似于以下内容：

private DateDao dateDao;
private volatile Map<String, Date> dates;
private final Object _lock = new Object();

public Map<String, Date> getDates() {
   synchronized(_lock) {
     return Collections.unmodifiableMap(dates);
   }
}

public retrieveDates() {
   synchronized(_lock) {
     dates = dateDao.retrieveDates();
   }
}

这提供了读取器/写入器同步（但请注意，写入器没有优先级，即如果读取器正在获取地图，写入器将不得不等待）和通过volatile 提供的“数据新鲜度”。此外，这是一种非常基本的方法，还有其他方法可以实现相同的功能（例如 Locks 和 Semaphores），但大多数时候这对我来说很有效。