这个代码如何实现线程安全？为什么需要实现线程安全？

Question

这是我的代码...

@immutable // This is not a standard annotation .Only for Showing that behavior of Class 
class OneValueCached{
    private final BigInteger lastNumber;
    private final BigInteger[] lastFactors;
    public OneValueCached(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);
    }
}

@threadSafe // This is not a standard annotation .Only for Showing that behavior of Class 
public class VolatileCachedFactorizer implements Servlet{
    private volatile OneValueCached cache=new OneValueCached(null, null);

    public void service(ServletRequest req, ServletResponce resp){
        BigInteger i= extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors=cache.getFactors(i);
        if(factors==null){   // ---> line 1
            factors=factor(i);  // --> line 2
            cache=new OneValueCached(i, factors);
        }

        encodeIntoResponse(resp,factors);
    }
}

为什么根据书籍中的说法，VolatileCachedFactorizer类是线程安全的，但我的观点是：
1.在第1行如果2个线程同时到达该点，第一个线程检查条件并发现factor=null，第二个线程也在同一时间检查相同的条件，在第一个线程暂停执行第2行之后，发现factor=null。并且两者都将创建新的OneValueCached对象，那么这段代码如何是线程安全的？书中认为这是线程安全的。

谢谢

- Sumit Singh

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@threadSafe 是什么注解？它要么是一个打字错误，要么不是标准注解，因为标准命名约定应该是 @ThreadSafe（对于 @immutable 也是一样）。 - Thomas

仅供注意，我知道这不是标准注释... - Sumit Singh

return lastFactors=Arrays.copyOf(lastFactors, lastFactors.length); 看起来很奇怪。它做了一个假设性的内部数组副本，但是然后将内部状态重新赋值为它提供的同一个副本。这不再是防御性或不可变的。实际上，这是一个编译错误，因为 lastFactors 是 final，对吗？ - Thilo

你能够包含可以编译的代码吗？你在哪里定义了“cached”？ - Peter Lawrey

Cached很可能是指cache。但是factor方法又是什么呢？ - Thilo

Answer 1

它是线程安全的，因为lastNumber和lastFactors之间永远不会存在不一致，这可能导致错误的因式分解。它并不保证将进行最少量的因式分解： OneValueCached 可能会被创建多次，但仍然是线程安全的。

- artbristol

Answer 2

“线程安全”的确切概念在此未被定义。为了使该代码“线程安全”，您期望发生/不发生什么？

1. 如果您期望涉及的所有对象（就我在这段代码中所看到的）的状态保持一致，则它是“线程安全”的（如@artbristol所解释的那样）。
2. 如果您期望在同时调用“service”时只创建一个“Cache”对象，则它不是“线程安全”的。

同样，在没有针对此情况的“线程安全”行为的定义的情况下，我们无法确定。

- Tudor

Answer 3

这段代码是线程安全的。但我认为构造函数中的Array.copyOf()并不是必要的。

- g.yang

Answer 4

虽然这是一个一年多前的问题，但我仍然想给出我的解释。 实际上，这段代码是从《Java并发编程实战》第40页中采用的。作者声称VolatileCachedFactorizer是一个线程安全的servlet，因为该servlet程序本身被用户同时调用。所以作者的意思是，如果变量--OneValueCached cache可以被线程一致地读取和写入，也就是不会导致lastNumber和lastFactors不匹配的情况，那么它将是线程安全的。我感到困惑的是，这本书声称只有使用Arrays.copyOf()函数才能保证线程安全。但是为什么？为什么需要Arrays.copyOf()呢？

- Qisen Wong

Answer 5

Qisen，回答你的问题，Arrays.copyOf()是必需的，否则OneValueCache将不是不可变的。如果在构造OneValueCache时没有复制因子，那么你会让数组的引用（直到那个点仅局限于运行线程）逃逸。

- xburgos