2 zgc10049 zgc10049 于 2018.01.13 18:20 提问

Java并发编程实战中创建不可变容器对象为什么是线程安全? 5C

学习Java并发编程实战时,为什么说VolatileCachedFactorizer类是线程安全的?
多个线程同时调用service方法时,不会造成初始化多次cache对象吗?

OneValueCache类:

public class OneValueCache {
    private final BigInteger lastNumber;
    private final BigInteger[] lastFactors;

    public OneValueCache(BigInteger i,
                         BigInteger[] factors) {
        lastNumber = i;
        lastFactors = Arrays.copyOf(factors, factors.length);
    }

    public BigInteger[] getFactors(BigInteger i) {
        if (lastNumber == null || !lastNumber.equals(i))
            return null;
        else
            return Arrays.copyOf(lastFactors, lastFactors.length);
    }
}

VolatileCachedFactorizer类:

 public class VolatileCachedFactorizer extends GenericServlet implements Servlet {
    private volatile OneValueCache cache = new OneValueCache(null, null);

    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = cache.getFactors(i);
        if (factors == null) {
            factors = factor(i);
            cache = new OneValueCache(i, factors);
        }
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }

    void encodeIntoResponse(ServletResponse resp, BigInteger[] factors) {
    }

    BigInteger extractFromRequest(ServletRequest req) {
        return new BigInteger("7");
    }

    BigInteger[] factor(BigInteger i) {
        // Doesn't really factor
        return new BigInteger[]{i};
    }
}

3个回答

w172087242
w172087242   Ds   Rxr 2018.01.13 18:27

servlet在容器中只会被初始化一次,所以cache也只会被初始化一次;

希望对你有帮助....

w172087242
w172087242 回复zgc10049: 这里确实没解决初始化多次的情况
4 天之前 回复
w172087242
w172087242 回复zgc10049: 会的
4 天之前 回复
weixin_39771089
weixin_39771089 同上
4 天之前 回复
weixin_41627753
weixin_41627753 好的
4 天之前 回复
zgc10049
zgc10049 回复little_how: 不会出现两个线程,都同时进入到了factrors==null的判断中,然后初始化两次cache的情况吗?
4 天之前 回复
w172087242
w172087242 不好意思,没看到service中还有初始化,因为cache变量被volatile关键字修饰,而java内存模型中有对volatile的详细说明;其中有一点是一个线程对volatile的改变对其他线程是有效的,主存改变后会通知到cpu缓存,要么使之失效,要么把主存的更新上去,所以是线程安全的
4 天之前 回复
cai662009
cai662009   2018.01.13 19:36

《Java并发编程实战》中3.4.2 示例:使用Volatile类型来发布不可变对象

在前面的UnsafeCachingFactorizer类中,我们尝试用两个AtomicReferences变量来保存最新的数值及其因数分解结果,但这种方式并非是线程安全的,因为我们无法以原子方式来同时读取或更新这两个相关的值。同样,用volatile类型的变量来保存这些值也不是线程安全的。然而,在某些情况下,不可变对象能提供一种弱形式的原子性。
因式分解Servlet将执行两个原子操作:更新缓存的结果,以及通过判断缓存中的数值是否等于请求的数值来决定是否直接读取缓存中的因数分解结果。每当需要对一组相关数据以原子方式执行某个操作时,就可以考虑创建一个不可变的类来包含这些数据,例如程序清单3-12中的OneValueCache。
程序清单 3-12 对数值及其因数分解结果进行缓存的不可变容器类

@Immutable

class OneValueCache {

private final BigInteger lastNumber;

private final BigInteger[] lastFactors;

public OneValueCache(BigInteger i,

BigInteger[] factors) {

lastNumber = i;

lastFactors = Arrays.copyOf(factors, factors.length);

}

public BigInteger[] getFactors(BigInteger i) {

if (lastNumber == null || !lastNumber.equals(i))

return null;

else

return Arrays.copyOf(lastFactors, lastFactors.length);

}

}

对于在访问和更新多个相关变量时出现的竞争条件问题,可以通过将这些变量全部保存在一个不可变对象中来消除。如果是一个可变的对象,那么就必须使用锁来确保原子性。如果是一个不可变对象,那么当线程获得了对该对象的引用后,就不必担心另一个线程会修改对象的状态。如果要更新这些变量,那么可以创建一个新的容器对象,但其他使用原有对象的线程仍然会看到对象处于一致的状态。
程序清单3-13中的VolatileCachedFactorizer使用了OneValueCache来保存缓存的数值及其因数。当一个线程将volatile类型的cache设置为引用一个新的OneValueCache时,其他线程就会立即看到新缓存的数据。
程序清单 3-13 使用指向不可变容器对象的volatile类型引用以缓存最新的结果

@ThreadSafe

public class VolatileCachedFactorizer implements Servlet {

private volatile OneValueCache cache =

new OneValueCache(null, null);

public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {

BigInteger i = extractFromRequest(req);

BigInteger[] factors = cache.getFactors(i);

if (factors == null) {

factorfactors = factor(i);

cache = new OneValueCache(i, factors);

}

encodeIntoResponse(resp, factors);

}

}

与cache相关的操作不会相互干扰,因为OneValueCache是不可变的,并且在每条相应的代码路径中只会访问它一次。
通过使用包含多个状态变量的容器对象来维持不变性条件,并使用一个volatile类型的引用来确保可见性,使得VolatileCachedFactorizer在没有显式地使用锁的情况下仍然是线程安全的。
分析

程序清单3-13中存在『先检查后执行』(Check-Then-Act)的竞态条件。

OneValueCache类的不可变性仅保证了对象的原子性。

volatile仅保证可见性,无法保证线程安全性。

综上,对象的不可变性+volatile可见性,并不能解决竞态条件的并发问题,所以原文的这段结论是错误的。

qq_41193380
qq_41193380   2018.01.13 19:48

VolatileCachedFactorizer类本身是线程安全的;对每个用户的访问,单独一个线程service进行响应。会造成初始化多次cache对象,每个请求单独的线程,可见性你的cache.

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