以原子方式更新多个 volatile 和 j.u.c.atomic 变量

Question

为了以原子方式更新两个或更多 volatile 变量，是否需要使用带同步、可重入读写锁等的锁来保护它？

即

volatile int vVar1, vVar1; // or AtomicInteger

/*** Needs to be updated atomically ***/
void atomicUpdate(int var1, int var2){
  vVar1 = var1;
  vVar2 = var2;
}

同样的代码用于 java.util.concurrent.atomic 变量。

Answer 1

如果您需要以原子方式分配两个值，将 volatile int 更改为 AtomicInteger 将无法解决您的竞争条件问题。

要解决您的问题，您基本上有两种选择：

1. 使方法更新变量synchronized（也可能是读取这些变量的方法）
2. 为您的两个变量创建一个包装器，并利用赋值是原子操作这一事实

选项 2 的示例：

volatile Vars vars;
void atomicUpdate(int var1, int var2) {
    vars = new Vars(var1, var2);
}

public static Vars {
    private int vVar1;  // volatile if they need to be modified
    private int vVar2;
}

我更喜欢选项 2，因为它是非阻塞的，并且允许您缓存任何类型的数据。

Answer 2

创建一个封装所有状态变量的类，然后使用AtomicReference 来引用它们。这缓解了线程需要安全地设置/检查多个值的竞争条件。

// set initial state
AtomicReference<MyState> ref = new AtomicReference<MyState>();
ref.set(new MyState("abc", "def"));

// .. Thread 1 needs to change the state:
ref.set(new MyState("xyz", "def"));

// .. Thread 2 needs to read the state (consistently):
MyState state = ref.get();
if ("test1".equals(state.a)) { }
else if ("test2".equals(state.b) { }

这里的好处是Thread 2 能够从同一个MyState 实例中一致地读取MyState.a 和MyState.b，而不是让MyState 实例变量引用检查之间的更改。

Answer 3

我想自动更新我的两个变量

你不能。 Java 语言或 Java 标准库中没有跨越多个变量的原子操作。

您可能可以使用synchronized 关键字来解决您的问题，但是使用synchronized 与使用原子不同，因为为了使其工作，线程必须相互合作。

如果这两个变量之间必须始终存在特定的关系（也就是不变量），并且如果您无法在不临时打破不变量的情况下更新变量 em>，那么您必须同步进行更新的代码，并且您还必须同步所有其他期望不变量为真的代码块。

那是因为，当你写这个时：

synchronized(foo) { ... }

它不会阻止其他线程做任何事情，除了同时在同一个对象上同步。

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另请注意：一旦您正确同步了对变量的所有访问权限，您就不需要将它们设为volatile。这是因为无论一个线程在释放锁之前写入内存的任何内容，都保证对随后获取相同锁的任何其他线程可见。

Answer 4

另一种方法是使用 volatile 数组：

private volatile int[] var;

void update (int var1, int var2) {
  var = new int[] { var1, var2 };
}

这将是原子的，但它假定您的其余代码不直接访问 vVar1 和 vVar2。根据您要实现的目标，可能会有更好的选择 - 例如，您可以为两个整数创建一个临时线程安全持有者类（通常是不可变的）。