这段代码需要嵌套锁定吗？

Question

我在一个被定义为"线程安全"的类中有两个共享的可变对象。

public static final GregorianCalendar CAL = new GregorianCalendar();
public static final SimpleDateFormat  SDF = new SimpleDateFormat();

旨在减少对象创建的数量，因为这些对象的创建成本较高，并且预计需要频繁调用使用它们的方法。

以下是其中一个（静态工厂）方法：

    public static MJD ofTimeStampInZone(String stamp, String form, TimeZone tz) {

        double result;

        synchronized(lockCal) {
            synchronized(lockSdf) {
                CAL.setTimeZone(tz);
                SDF.setCalendar(CAL);
                SDF.applyPattern(form);

                try {
                    Date d = SDF.parse(stamp);
                    CAL.setTime(d);
                    result = (CAL.getTimeInMillis() / (86400.0 * 1000.0)) + 
                            POSIX_EPOCH_AS_MJD;
                } 
                catch (ParseException e) 
                    { throw new IllegalArgumentException("Invalid parsing format"); }
            }
        }
        return new MJD(result);
    }

我也为这个类设置了一个规则，即必须在lockSdf之前获取lockCal。然而，对于这个类来说，以下情况也是正确的：

• 可以锁定并使用CAL而不使用SDF，在这种情况下，SDF没有被锁定。
• SDF在方法中从未被使用，除非也使用了CAL。

因为SDF依赖于CAL，所以我想知道仅在lockCal上加锁是否足以防止并发访问期间的数据不一致。这将使我不需要对SDF进行锁定。换句话说，如果只使用以下内容，是否仍保证线程安全性：

    public static MJD ofTimeStampInZone(String stamp, String form, TimeZone tz) {

        double result;

        synchronized(lockCal) {
                CAL.setTimeZone(tz);
                SDF.setCalendar(CAL);
                SDF.applyPattern(form);

                try {
                    Date d = SDF.parse(stamp);
                    CAL.setTime(d);
                    result = (CAL.getTimeInMillis() / (86400.0 * 1000.0)) + 
                            POSIX_EPOCH_AS_MJD;
                } 
                catch (ParseException e) 
                    { throw new IllegalArgumentException("Invalid parsing format"); }
        }
        return new MJD(result);
    }

- scottb

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你有没有其他使用双重锁定在 lockCal 和 lockSdf 上的代码？ - Tim Biegeleisen

是的，我有另外两种方法，它们会锁定lockCal和lockSdf。我还有几种只锁定lockCal的方法，但这些方法不会改变SDF的状态。 - scottb

请发布相关的代码片段。您不需要展示所有内容，只需展示类似于您为 ofTimeStampInZone 展示的内容即可。 - Tim Biegeleisen

其线程安全策略被定义为“线程安全”，但这些类不是线程安全的：https://dev59.com/WWct5IYBdhLWcg3wZMfn 和 http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/text/SimpleDateFormat.html - Ruslan

@Ruslan：没有要求一个线程安全的类不能由本身不是线程安全的组件组成（事实上，线程安全的类经常由可变的、非线程安全的类（例如ArrayList）组成）。 - scottb

@scottb，是的。我错误地将其阅读为“GregorianCalendar和SimpleDateFormat是线程安全的”。对于造成的混淆，我感到抱歉。 - Ruslan

Answer 1

如果SDF只被已经获取了lockCal的线程使用，那么它只能被一个线程访问，即使你删除了对lockSdf的锁定，它也是线程安全的。

如果你选择依赖这个观察结果，你应该清楚地记录它，以便未来的维护程序员不会在synchronized (lockCal)之外使用SDF。

- meriton

Answer 2

一般来说，这里不能保证线程安全。假设SDF应该由lockSDF保护，但是如果在另一个锁下修改了它，那么如果只获取lockSDF，另一个线程可能看不到SDF的更改结果。

但是你有一个策略：在获取lockSdf之前获取lockCal。看起来“有点”解决了问题，但是：

1）这使得关于线程安全的推理变得太困难；

2）这使得lockSdf无用。

假设SDF依赖于CAL，并且CAL由lockCal保护，那么使用lockCal来保护SDF也是有意义的。

《Java并发编程实战》（Brian Goetz）：

第1部分总结

...

使用相同的锁来保护不变量中的所有变量。

...

- Ruslan

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我不确定我理解您的答案。您提出了关于当lockCal保护SDF时可能存在可见性问题的重要观点。但是，您是否在说，如果SDF依赖于CAL，则使用相同的锁锁定两个可变对象是否可以接受？ - scottb

@scottb，是的，这是可以接受的，实际上这是推荐的方式。我在我的回答中加入了一句引用。 - Ruslan