Java中的内在锁定提供的内存可见性保证？

Question

我需要弄清楚在 Java 中使用内部锁提供了哪些内存可见性保证。

例如，如果我有一个 HashMap 对象，它将字符串映射到 Person 对象，如下所示：

HashMap<String,Person> m = new HashMap<String, Person>();

假设我们在同一个类中有一个同步方法，如下所示：

public synchronized void addToMap(String name, Person p){
   m.put(name, p);
}

而且同一个类还有另一个同步方法叫做get，像这样：

public synchronized Person get(String name){
   return m.get(name);
}

所以我有两个问题。

1

现在假设线程 A 获取锁并执行 addToMap 方法。然后退出该方法并释放锁。

然后线程 B 出现在 lock 方法之外，并改变了引用 p 所指的 Person 对象的状态。

那么，当线程 C 获得与线程 A 相同的锁并执行 get() 方法时，线程 C 是否保证检索到最近状态的 Person 对象？即在线程 B 更改它之后。

现在这个例子是高度人为的，如果我使用多线程映射，那么我知道我应该使用 ConcurrentHashMap 等，这个例子只是用来更好地解释我对可见性保证的困惑。

我知道当一个线程获得一个锁时，可以保证看到前一个持有该锁的线程对对象状态所做的任何更改， 那么我是否正确地认为因为线程 B 的活动是在没有获得锁的情况下执行的，所以不能保证线程 C 会看到更改？

2

现在，如果我对问题 1 的假设是正确的，那么可以说线程 B 确实改变了引用 p 在同步方法中引用的 Person 对象的状态， 所以它已经获得了锁，那么 C 是否保证看到 B 所做的更改？ 我最初的假设是 C 保证看到 B 所做的更改，但是当我考虑时，我不确定实际更改是否对 Person 对象 p 指的是，实际上 更改 HashMap 的状态（它是锁定对象状态的一部分），因为它不是像添加或删除映射这样的结构修改。

我知道内在锁定提供可见性和原子性保证，而 volatile 变量只保证可见性，但我的困惑在于这些保证与实际对象的关系（例如映射中的实际对象） 就像 Person 对象 p 所指的那样），而不仅仅是对象引用。

任何帮助解决这个问题都非常感谢。

Answer 1

我知道当线程获得锁时，可以保证看到前一个持有该锁的线程对对象状态所做的任何更改，所以我认为因为线程 B 的活动是正确的在没有获取锁的情况下执行，那么不保证线程C会看到变化？

是的。基本上，您如何获取对象并不重要（在这种情况下，通过存储在地图中的人员引用）。

无论线程发生什么变化，因为它没有持有锁，所以它不是发生前关系的一部分，因此不能保证后续读取会看到更新。

现在，如果我对问题 1 的假设是正确的，那么假设线程 B 确实改变了引用 p 在同步方法中引用的 Person 对象的状态，因此它已经获得了锁，那么 C 保证看到 B 所做的更改了吗？

如果线程 B 确实持有一个锁，并且该锁后来被线程 C 获取，那么线程 C 将看到线程 B 所做的更改，无论更改是否在映射内等等。

但是，重要的是要记住，仅仅因为您引入了锁并不意味着您没有数据竞争。如果没有进一步的同步，就不能保证线程 B 确实在线程 C 之前获得了锁。

希望我正确理解了您的问题，并且希望我的回答很清楚。否则请告诉我。

Answer 2

1) 对。

2) 是的，假设线程 B：

• 更改了持有 SAME 锁的 p，或者
• 在修改后调用 addToMap 方法，在这种情况下，线程 B 是在同步块内部还是外部进行更改都无关紧要。

但是，还有另一个潜在的问题，那就是 m HashMap 本身的可见性：

m = new HashMap<String, Person>();

这段代码是不同步的，这意味着只有创建包含 m 的对象的线程才能看到 m。其他线程可能会看到地图的 null 或不一致的状态。解决方案是将 m 声明为 volatile 或 final（这就是为什么大多数不可变对象必须将其字段声明为 final，这不仅仅是一个约定）。

happens-before 关系的完整描述可以在here找到。

Answer 3

afaict，在您提供的示例中，第一个锁仅在地图上（即它仅影响该地图中给定 Person 的存在/不存在），而第二个锁在 Person 实例上。如果在将 Person 添加到列表时更改了 Person 的某些字段，则隐式同步不应相互影响，因此它们不会改变行为，也不会以任何方式影响 Person 实例的潜在客户（访问者） .