正确使用可变变量和同步块

Question

我正试图在java（或一般情况下）中了解线程安全性。我有这个类（我希望符合POJO的定义），它还需要与JPA提供商兼容：

    public class SomeClass {

        private Object timestampLock = new Object();
        // are "volatile"s necessary?
        private volatile java.sql.Timestamp timestamp;
        private volatile String timestampTimeZoneName;

        private volatile BigDecimal someValue;

        public ZonedDateTime getTimestamp() {
            // is synchronisation necessary here? is this the correct usage?
            synchronized (timestampLock) {
                return ZonedDateTime.ofInstant(timestamp.toInstant(), ZoneId.of(timestampTimeZoneName));
            }
        }

        public void setTimestamp(ZonedDateTime dateTime) {
            // is this the correct usage?
            synchronized (timestampLock) {
                this.timestamp = java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant());
                this.timestampTimeZoneName = dateTime.getZone().getId();
            }
        }

        // is synchronisation required?
        public BigDecimal getSomeValue() {
            return someValue;
        }

        // is synchronisation required?
        public void setSomeValue(BigDecimal val) {
            someValue = val;
        }
    }

如代码中注释行所述，是否有必要将时间戳和时间时区名称定义为易失性，并且同步的块是否按其应有的方式使用？或者我应该只使用synchronized块，而不将timestamp和timestampTimeZoneName定义为volatile？时间戳的时间戳时区名称不应与另一个时间戳错误匹配。

这个链接说

对于所有声明为volatile的变量（包括long和double变量），读写都是原子的

我是否应该理解通过setter/getter访问此代码中的某些Value是线程安全的，这要归功于易失性定义？如果是这样，有没有更好的方法（我不知道“更好”在这里可能是什么意思）来实现这一点？

Answer 1

    // is synchronisation required?
    public BigDecimal getSomeValue() {
        return someValue;
    }

    // is synchronisation required?
    public void setSomeValue(BigDecimal val) {
        someValue = val;
    }

我想是的，你需要把同步块，因为考虑一个例子，其中一个线程设置值，同时其他线程试图从getter方法中读取，就像在这个例子中，你会看到同步块。因此，如果您将变量放入方法中，那么您必须要求同步块。

Answer 2

这里没有什么新鲜事，这只是@Cruncher已经说过的更明确的版本：

只要程序中的两个或多个字段必须相互一致，就需要进行synchronized。假设您有两个平行列表，并且您的代码依赖于它们的长度相同。这被称为不变量，如中所示，两个列表的长度总是相同的。

如何编写一个方法append（x， y），在不临时打破不变量的情况下向列表中添加一对新值？你不能。方法必须将一项添加到第一个列表，打破不变量，然后将另一项添加到第二个列表，再次修复它。没有别的办法了。

在单线程程序中，临时中断状态没有问题，因为在append（x， y）运行时，没有其他方法可能使用列表。在多线程程序中不再是这样了。在最坏的情况下，append（x， y）可以将x添加到x列表中，然后调度程序可以在那个确切的时刻挂起线程，以允许其他线程运行。CPU可以在append（x， y）完成任务并使列表再次正确之前执行数百万条指令。在这段时间里，其他线程会看到不变量被破坏，结果可能会损坏您的数据或使程序崩溃。

修复方法是在某个对象上对append（x， y）进行同步，并且（这是重要的部分），对于在同一对象上使用列表进行同步的其他方法。因为在给定的时间，给定对象上只能有一个线程被同步，所以任何其他线程都不可能看到处于不一致状态的列表。

因此，如果线程A调用append（x，y），线程B试图“同时”查看列表，那么线程B会看到列表在线程A完成工作之前还是之后的样子吗？这就是所谓的数据竞赛。目前为止，只有我描述的同步，无法知道哪个线程会赢。到目前为止，我们所做的只是保证一个特定的不变量。

如果哪个线程赢得比赛很重要，那么这意味着还有一些更高级别的不变量也需要保护。您还必须添加更多同步来保护该同步。“线程安全”——用两个小词来命名一个既广泛又深刻的主题。

祝你好运，玩得开心！

Answer 3

要确定是否需要同步，请尝试想象一个地方，在那里可以有一个上下文切换，从而中断代码。

在本例中，如果上下文切换发生在我放置注释的位置，那么在getTimestamp（）中，您将从每个时间戳类型中读取不同的值。

此外，虽然赋值是原子的，但这个表达式java。sql。时间戳。from（dateTime.toInstant（）） 当然不是，所以你可以在日期时间之间切换上下文。toInstant（）和从调用。简而言之，你肯定需要同步块。

synchronized (timestampLock) {
    this.timestamp = java.sql.Timestamp.from(dateTime.toInstant());
    //CONTEXT SWITCH HERE
    this.timestampTimeZoneName = dateTime.getZone().getId();
}

synchronized (timestampLock) {
    return ZonedDateTime.ofInstant(timestamp.toInstant(), ZoneId.of(timestampTimeZoneName));
}

就挥发性而言，我很确定它们是必需的。你必须保证每个线程都得到了变量的最新版本。

这是易变的契约。虽然它可能被synchronized块所覆盖，而且这里实际上不需要volatile，但无论如何写都是好的。如果同步块已经完成了volatile的工作，那么VM将不会执行两次保证。这意味着volatile不会花费你更多，它是一个非常好的闪光灯，可以告诉程序员：“我在多个线程中使用”。

如果这里没有同步的块，那么肯定需要使用易失性。如果在一个线程中调用一个集合，则另一个线程没有队列来告诉它可能已在该线程之外更新。因此，它可能会使用旧的缓存值。如果JIT假设单线程，它可以做很多有趣的优化。那些可以简单地破坏你的程序的人。

现在我不完全确定这里是否需要同步。我的猜测是否定的。不过为了安全起见，我还是会加上它。也可以让java担心同步和使用http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/atomic/AtomicInteger.html