使用 volatile 字段安全地发布对象

Question

来自Java Concurrency In Practice一书：

为了安全地发布对象，对象的引用和对象的状态必须同时对其他线程可见。正确构造的对象可以通过以下方式安全发布：

• 从静态初始化器初始化对象引用；
• 将对其的引用存储到 volatile 字段或 AtomicReference 中；
• 将对它的引用存储到正确构造的对象的最终字段中；或
• 将对它的引用存储到由锁适当保护的字段中。

我的问题是：

为什么要点 3 有约束：“of a properConstructed object”，但要点 2 没有？

以下代码是否安全地发布了map 实例？我认为代码符合要点2的条件。

public class SafePublish {

    volatile DummyMap map = new DummyMap();

    SafePublish() throws InterruptedException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                // Safe to use 'map'?
                System.out.println(SafePublish.this.map);
            }
        }).start();
        Thread.sleep(5000);
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SafePublish safePublishInstance = new SafePublish();
    }
 

public class DummyMap {
    DummyMap() {
        System.out.println("DummyClass constructing");
      }
  }
} 

以下调试快照图片显示map 实例在执行时为null，正在进入SafePublish 的构造。如果另一个线程现在试图读取map 引用会发生什么？阅读安全吗？

Answer 1

这是因为final 字段保证对其他线程可见只有在对象构造之后，而对volatile 字段的写入可见性保证在没有任何附加条件的情况下。

来自jls-17，final 字段：

当一个对象的构造函数完成时，它被认为是完全初始化的。只有在对象完全初始化后才能看到对该对象的引用的线程可以保证看到该对象的最终字段的正确初始化值。

volatile 字段：

对 volatile 变量 v（第 8.3.1.4 节）的写入与任何线程对 v 的所有后续读取同步（其中“后续”根据同步顺序定义）。

现在，关于您的特定代码示例，JLS 12.5 保证在执行构造函数中的代码之前发生字段初始化（请参阅 JLS 12.5 中的步骤 4 和 5，此处引用的时间有点长）。因此，Program Order 保证构造函数的代码将看到 map 已初始化，无论它是 volatile 或 final 还是只是一个常规字段。由于在字段写入和线程启动之前存在 Happens-Before 关系，因此即使您在构造函数中创建的线程也会看到 map 已初始化。

请注意，我专门写了“在执行构造函数中的代码之前”而不是“在执行构造函数之前”，因为这不是 JSL 12.5 做出的保证（请阅读！）。这就是为什么您在调试器中在构造函数代码的第一行之前看到 null 的原因，但保证构造函数中的代码可以看到该字段已初始化。