Java中的字符串和并发处理

Question

这可能是一个相关的问题：Java赋值问题-这是原子性的吗？

我有与OP相同的类，该类对可变字符串引用进行操作。但set很少发生。 （基本上，这个字符串是服务器配置的一部分，只有在强制重新加载时才会重新加载）。

public class Test {
 private String s;

 public void setS(String str){
  s = str;
 }

 public String getS(){
  return s;
 }
}

多个线程将同时访问该变量以读取其值。在不声明为volatile的情况下，如何使其“安全”，同时又不必承担性能降级的问题？

我目前的想法是使用ReadWriteLock，但据我所知，ReadWrite锁并不能保证免受线程缓存的影响？除非进行同步处理？这意味着我已经走了一整圈，还不如直接使用volatile关键字？

我的理解正确吗？没有任何方法可以手动“通知”其他线程有关主内存中变量更新的信息，以便它们可以在一个完整的月球上更新其本地缓存一次吗？

考虑到服务器应用程序旨在长时间运行而无需重新启动，因此在此设置volatile似乎过于繁琐。 我认为最好将String设置为static final，并在没有完整应用程序和JVM重新启动的情况下禁止其改变。

- user986139

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我会先为您的应用程序测量易失性解决方案的开销。如果可以忽略不计，那么这个问题可能就没有意义了。 - Ingo Kegel

我相信你指的是“不必要时不要进行优化”。但这并没有完全回答我的问题。无论如何，感谢您的评论。 - user986139

我和Ingo的想法一样：在追求速度之前，先保证正确性。使用volatile读取并不会显著降低应用程序的性能。 - JB Nizet

也许我应该加一条注释，说明这只是出于科学（如果您喜欢）兴趣而非应用领域目的？ - user986139

Answer 1

对引用的读写是原子操作。可能出现的问题是尝试进行读取和写入（更新），或者保证在写入后所有线程都能在下一次读取时看到此更改。不过，只有您能确定您的要求。

当您使用volatile时，需要读取或写入缓存一致的副本。这不需要将副本从主内存复制到/复制自主内存，因为缓存之间相互通信，甚至在套接字之间也是如此。这会对性能产生影响，但并不意味着不使用缓存。

即使访问确实到达了主内存，您仍然可以每秒执行数百万次访问。

- Peter Lawrey

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需求主要是在主存储器设置新引用后通过使用volatile而无需线程从主存储器中检索来使本地缓存失效。但除此之外，我不确定我的任何理解或假设是否正确。 - user986139

@RonaldChan，我已经添加了一些关于volatile使用的注释。 - Peter Lawrey

Answer 2

为什么要使用可变字符串？为什么不使用一个简单的静态字符串配置类呢？当配置更新时，您只需更改此静态引用即可，这是一个原子操作，对于读取线程不会有问题。然后您就不需要同步和锁定惩罚了。

- solendil

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我可以问一下，对于 Config 类的静态引用是否需要处理线程缓存？如果是这样，我仍然需要在 Config 的静态引用上声明 volatile 关键字吗？以确保所有内容都获取到最新的 Config 类对象的引用？ - user986139

抱歉，我不知道“线程缓存”是什么。我知道在简单类型（JIT寄存器、JNI等）上有时会出现非常短的缓存，但在我看来，多线程的基本原则是许多进程共享同一块内存（因此没有缓存）。在您的情况下，我推测对于这个配置字符串上的任何缓存都会非常短暂，不应该是问题。 - solendil

不幸的是，我从许多关于并发性的文章以及在StackOverflow上得到了相互矛盾的论点。即运行线程的本地缓存不能保证始终从主内存中读取最新的引用，除非进行特定的同步步骤。 - user986139

@solendil：你的假设是错误的。缓存时间可能比你想象的要长，引用应该被声明为volatile或以同步方式访问。 - JB Nizet

Answer 3

为了通知客户端到这个服务器，您可以使用观察者模式，任何对获取服务器更新信息感兴趣的人都可以注册事件，服务器会发送通知。正如您所提到的，重新加载并不经常发生，因此这不应该成为瓶颈。

现在，为了使其线程安全，您可以有一个单独的线程处理服务器状态的更新，如果您要获取状态，则检查状态是否为“正在更新”，如果是，则等待它完成，然后进入睡眠状态。一旦您的更新线程完成，它应该将状态从“正在更新”更改为“已更新”，一旦您退出睡眠状态，请检查状态是否为“正在更新”，如果是，则继续睡眠，否则开始服务请求。

这种方法将在您的代码中添加额外的if语句，但它将使您能够重新加载缓存而无需强制应用程序重新启动。

此外，由于服务器更新不频繁，这也不应该成为瓶颈。

希望这有些意义。

- mprabhat

Answer 4

为了避免使用volatile关键字，您可以在Test类中添加一个"内存屏障"方法，该方法仅在非常罕见的情况下调用，例如：

public synchronized void sync() {
}

这将强制线程从主内存重新读取字段的值。

此外，您还需要更改setter为

 public synchronized void setS(String str){
    s = str;
 }

synchronized 关键字将强制设置线程直接写入主内存。

有关同步和内存屏障的详细说明，请参见此处。

- Ingo Kegel

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我是否正确地假设每个线程都必须定期轮询同步方法？我希望有一种将更改“推送”到本地缓存的方法。 - user986139

据我所知，您无法将任何内容推送到另一个线程的本地缓存中。该线程必须自行遇到内存屏障。 - Ingo Kegel

+1 无论如何都是一个可行的选择，如果我不需要立即传播更改。我可能遇到了Java障碍。 - user986139