Java并发编程实战

第3章　对象的共享

第2章的开头曾指出，要编写正确的并发程序，关键问题在于：在访问共享的可变状态时需要进行正确的管理。第2章介绍了如何通过同步来避免多个线程在同一时刻访问相同的数据，而本章将介绍如何共享和发布对象，从而使它们能够安全地由多个线程同时访问。这两章合在一起，就形成了构建线程安全类以及通过java.util.concurrent类库来构建并发应用程序的重要基础。

我们已经知道了同步代码块和同步方法可以确保以原子的方式执行操作，但一种常见的误解是，认为关键字synchronized只能用于实现原子性或者确定“临界区（Critical Section）”。同步还有另一个重要的方面：内存可见性（Memory Visibility）。我们不仅希望防止某个线程正在使用对象状态而另一个线程在同时修改该状态，而且希望确保当一个线程修改了对象状态后，其他线程能够看到发生的状态变化。如果没有同步，那么这种情况就无法实现。你可以通过显式的同步或者类库中内置的同步来保证对象被安全地发布。

3.1　可见性

可见性是一种复杂的属性，因为可见性中的错误总是会违背我们的直觉。在单线程环境中，如果向某个变量先写入值，然后在没有其他写入操作的情况下读取这个变量，那么总能得到相同的值。这看起来很自然。然而，当读操作和写操作在不同的线程中执行时，情况却并非如此，这听起来或许有些难以接受。通常，我们无法确保执行读操作的线程能适时地看到其他线程写入的值，有时甚至是根本不可能的事情。为了确保多个线程之间对内存写入操作的可见性，必须使用同步机制。

在程序清单3-1中的NoVisibility说明了当多个线程在没有同步的情况下共享数据时出现的错误。在代码中，主线程和读线程都将访问共享变量ready和number。主线程启动读线程，然后将number设为42，并将ready设为true。读线程一直循环直到发现ready的值变为true，然后输出number的值。虽然NoVisibility看起来会输出42，但事实上很可能输出0，或者根本无法终止。这是因为在代码中没有使用足够的同步机制，因此无法保证主线程写入的ready值和number值对于读线程来说是可见的。 ...