在沒(méi)有同步的情況下，編譯器、處理器以及運(yùn)行時(shí)等都可能對(duì)操作的執(zhí)行順序進(jìn)行一些意想不到的調(diào)整。在缺乏足夠同步的多線程程序中，要對(duì)內(nèi)存操作的執(zhí)行順序進(jìn)行判斷幾乎無(wú)法得到正確的結(jié)果。

非原子的64位操作

　　當(dāng)線程在沒(méi)有同步的情況下讀取變量時(shí)，可能會(huì)讀到一個(gè)失效值，但至少這個(gè)值是由之前的某個(gè)線程設(shè)置，而不是一個(gè)隨機(jī)值。這種安全性保證也被稱為最低安全性。

　　Java內(nèi)存模型要求：變量的讀取操作和寫入操作都必須是原子操作，但對(duì)于非Volatile類型的long和Double變量，JVM允許將64的讀操作或?qū)懖僮?#xff0c;分解成兩個(gè)32位的操作。因此，及時(shí)不考慮失效數(shù)據(jù)問(wèn)題，在多線程中使用共享且可變的long或double等類型的變量也是不安全的，除非使用Volatile關(guān)鍵字或鎖保護(hù)起來(lái)。

　　加鎖的含義不僅僅局限于互斥行為，還包括內(nèi)存可見(jiàn)性。為了確保所有線程都能看到共享變量的最新值，所有執(zhí)行讀操作或?qū)懖僮鞯木€程必須在同一個(gè)鎖上同步。

Volatile

　　Volatile變量用來(lái)確保將變量的更新操作通知到其他線程。當(dāng)把變量申明為Volatile類型后，編譯器與運(yùn)行時(shí)都會(huì)注意到這個(gè)變量是共享變量，因此不會(huì)講該變量上的操作與其他內(nèi)存操作一起重排序。Volatile變量不會(huì)被緩存在寄存器或者其他處理器不可見(jiàn)的地方，一次讀取Volatile類型的變量總是會(huì)返回最新寫入的值。

　　加鎖機(jī)制既可以確保可見(jiàn)性又可以確保原子性，而Volatile變量只能確保可見(jiàn)性。

　　當(dāng)且僅當(dāng)滿足以下所有條件時(shí)，才應(yīng)該使用Volatile變量：

• 對(duì)變量的寫入操作不依賴與變量的當(dāng)前值，或者能確保只有單個(gè)線程更新變量的值。
• 該變量不會(huì)與其他狀態(tài)變量一起納入不變性條件中。
• 在訪問(wèn)變量時(shí)不需要加鎖。

　　對(duì)象的發(fā)布與逸出

　　發(fā)布：“發(fā)布”一個(gè)對(duì)象是指，使對(duì)象能夠在當(dāng)前作用域之外的代碼中使用。

　　例如：將一個(gè)指向該對(duì)象的引用保存到其他代碼可以訪問(wèn)的地方，或者在某一個(gè)非私有的方法中返回該對(duì)象的引用，或者將引用傳遞到其他類的方法中。

　　代碼示范：將一個(gè)指向該對(duì)象的引用，保存到其他代碼可以訪問(wèn)的地方。

// 保存在一個(gè)共有的靜態(tài)變量中 public static Set<Secret> knowSecrets; public void initialize(){ knowSecrets = new HashSet<Secret>(); }

　　逸出：“逸出”是指，某個(gè)不應(yīng)該發(fā)布的對(duì)象被發(fā)布出去。

　　當(dāng)發(fā)布某個(gè)對(duì)象時(shí)，可能會(huì)間接地發(fā)布其他對(duì)象。例如上述代碼，若將一個(gè) Secret 對(duì)象添加到 knownSecret 中，那么會(huì)發(fā)布這個(gè)?Secret 對(duì)象；因?yàn)槿魏未a都可以遍歷這個(gè)集合，并獲得對(duì)??Secret 對(duì)象的引用。同樣，如果從非私有方法中返回一個(gè)引用，則會(huì)發(fā)布返回對(duì)象。

　　代碼示范：某一個(gè)非私有的方法中返回私有對(duì)象的引用。

class UnsafeStates{private String[] states = new String[]{"AK","AL"};public String[] getStates(){ return states; } }

　　上述代碼中，數(shù)組 states 已經(jīng)逸出了它所在的作用域，因?yàn)檫@個(gè)本應(yīng)是私有的變量，已經(jīng)被發(fā)布了。

　　逸出范圍：當(dāng)一個(gè)對(duì)象A被發(fā)布時(shí)，在A的非私有域中引用的所有對(duì)象同樣會(huì)被發(fā)布。也就是，一個(gè)已經(jīng)發(fā)布的對(duì)象A，能夠通過(guò)非私有的變量引用和方法調(diào)用到達(dá)其他的對(duì)象，那么所能夠到達(dá)的對(duì)象，均會(huì)跟隨A一起發(fā)布。

　　此處給出一個(gè)定義：“外部方法”。假如有一個(gè)類C，對(duì)于C來(lái)說(shuō)，“外部方法”是指行為不完全由C來(lái)規(guī)定的方法，包括其他類中定義的方法以及類C中可以被改寫的方法（既不是[private]方法，也不是[final]方法）。

　　當(dāng)把一個(gè)對(duì)象傳遞給外部方法時(shí)，則該對(duì)象就會(huì)面臨一定的危險(xiǎn)，因?yàn)槟悴恢劳獠糠椒〞?huì)對(duì)該對(duì)象做些什么，因此我們需要使用封裝。封裝能夠使得對(duì)程序的正確性進(jìn)行分析變得可能，并使得無(wú)意中破壞設(shè)計(jì)約束條件變得困難。

　　工廠方法避免this引用在構(gòu)造方法中逸出：

　　首先了解 this 引用是如何在構(gòu)造方法中逸出的。先看一段代碼：發(fā)布一個(gè)內(nèi)部類的實(shí)例。

public class ThisEscape{public ThisEscape(EventSource source){source.registerListener(new EventListener(){ public void onEvent(Event e){ doSomething(e); } }); } }

　　上述代碼中，當(dāng) ThisEscape 發(fā)布 EventListener 時(shí)，也隱含發(fā)布了 ThisEscape 實(shí)例本身，因?yàn)檫@個(gè)內(nèi)部類的實(shí)例中包含了對(duì) ThisEscapse 實(shí)例的隱含引用。只要其他線程在ThisEscape未構(gòu)造之前（構(gòu)造返回狀態(tài)）調(diào)用這個(gè)類，那么this就會(huì)被新建線程共享并識(shí)別它（線程溢出）。

　　下面的代碼對(duì)上面的示例進(jìn)行解釋：

public class ThisEscape {int i = 100; public ThisEscape(int j){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(i + j); } }).start(); } public static void main(String[] args) { ThisEscape thisE = new ThisEscape(100); } }

　　上述代碼給出了逸出的一個(gè)特殊示例，即this引用在構(gòu)造方法中逸出。當(dāng)內(nèi)部的new Thread發(fā)布時(shí)，在外部封裝的ThisEscape實(shí)例也逸出了，于是可以取到 i 值與 j 進(jìn)行計(jì)算。因此當(dāng)從對(duì)象的構(gòu)造方法中發(fā)布對(duì)象時(shí)，只是發(fā)布了一個(gè)尚未構(gòu)造完成的對(duì)象。

　　在構(gòu)造方法中使用 this 引用逸出的常見(jiàn)錯(cuò)誤：在構(gòu)造方法中啟動(dòng)一個(gè)線程；在構(gòu)造方法中調(diào)用一個(gè)可改寫的實(shí)例方法。

　　如果想在構(gòu)造方法中注冊(cè)一個(gè)事件監(jiān)聽(tīng)器或啟動(dòng)線程，那么可以使用一個(gè)私有的構(gòu)造方法和一個(gè)公共的工廠方法，從而避免不必要的構(gòu)造過(guò)程。如以下程序所示：

public class SafeListener{private final EventListener listener; private SafeListener(){ listener = new EventListener(){ public void onEvent(Event e){ doSomething(e); } } } public static SafeListener newInstance(EventSource source){ SafeListener safe = new SafeListener(); source.registerListener(safe.listener); return safe; } }

　　上面的代碼為在構(gòu)造方法中注冊(cè)一個(gè)事件監(jiān)聽(tīng)器，新建的線程無(wú)法在構(gòu)造方法之前共享和識(shí)別 safe。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的JAVA并发编程实战---第三章：对象的共享的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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