这种非标准Java同步模式是否有效？

Question

假设我有两个线程像这样运行：

• 在更新共享图像的像素时执行计算的线程
• 线程B定期读取图像并将其复制到屏幕上

线程A执行工作速度很快，比如每秒100万更新，所以我怀疑经常锁定/互斥锁/监视器是个坏主意。但是如果没有锁，也没有办法从线程A到线程B建立一个发生前关系，那么通过Java内存模型（JMM规范）线程B根本不能保证看到线程A对映像的任何更新...

所以我认为，最起码的解决方案是线程A和线程B都在同一个共享锁上定期同步，但在同步块内实际上不执行任何工作——这就是导致模式不标准和可疑的原因。要用半实半伪代码进行说明：

class ComputationCanvas extends java.awt.Canvas {

    private Object lock = new Object();
    private int[] pixels = new int[1000000];

    public ComputationCanvas() {
        new Thread(this::runThreadA).start();
        new Thread(this::runThreadB).start();
    }

    private void runThreadA() {
        while (true) {
            for (1000 steps) {
                update pixels directly
                without synchornization
            }
            synchronized(lock) {}    // Blank
        }
    }

    private void runThreadB() {
        while (true) {
            Thread.sleep(100);
            synchronized(lock) {}    // Blank
            this.repaint();
        }
    }

    @Override
    public void paint(Graphics g) {
        g.drawImage(pixels, 0, 0);
    }
}

以这种方式添加空同步块是否正确地实现了将html" target="_blank">数据从线程A传输到线程B的效果？还是有其他我无法想象的解决方案？

Answer 1

是的，很有效。但效果很糟糕。

只有当作者的释放发生在读者获得之前时，才会起作用。您的实现假设您正在编写的内容将在后续从ThreadB读取/更新之前完成。让您的数据一直被synchronized刷新会导致性能问题，尽管我不能确定其程度。当然，您已经使同步更细粒度了，您测试过了吗？

更好的解决方案可能是使用singleton/transfer SPSC（单生产者/单消费者）队列来存储写入线程的当前快照，并在更新时使用该快照。

int[] data = ...
Queue<int[]> queue = new ...

// Thread A
while (true) {
    for (1000 iterations or so) {
        ...
    }
    queue.add(data);
}

// Thread B
while (true) {
    int[] snapshot = queue.take(); 
    this.repaint();
}

这样做的好处是，你不需要忙碌等待，你可以等待队列阻塞或直到下一次写入。您可以跳过没有时间更新的写入。您不需要依赖于任意线程调度程序来为您规划数据刷新。

请记住，线程安全的数据结构非常适合在线程之间传递数据。

编辑：哎呀，忘了说，根据更新的进展情况，您可能希望使用数组副本来防止数据因未缓存的随机写入而被篡改。