get方法上的Java锁获取

Question

我最近研究了Java中的一些并发类，比如PriorityBlockingQueue，下面是相关的代码片段：

public E peek() {
    final ReentrantLock lock = this.lock;
    lock.lock();
    E result;
    try {
        result = size > 0 ? (E) queue[0] : null;
    } finally {
        lock.unlock();
    }
    return result;
}

让我们考虑重写一下(出于这个问题的目的)，假设队列要么是set，要么是null，因此就变成了简单的return queue[0]。现在，我不确定在这种情况下获取锁是否真的有必要...由于一些边缘情况编译器的优化，它在没有锁的情况下是否是非线程安全的？

Answer 1

锁定是为了确保与调用PriorityBlockingQueue上的方法的时间顺序相关的外部一致性。

假设thread-offer在thread-peek调用peek之前调用offer -锁确保thread-peek被阻塞，直到thread-offer完成，此时thread-offer添加的值可以由thread-peak返回-日志可能如下所示：

2013-03-12 10:40:00.000 [thread-offer] INFO offering value X
2013-03-12 10:40:00.001 [thread-peak] INFO peeking value
2013-03-12 10:40:00.002 [thread-offer] INFO offered value X
2013-03-12 10:40:00.003 [thread-peak] INFO peeked value X

另一种方法是，在peek方法没有锁定的情况下，允许返回null，尽管之前调用了offer -日志可能如下所示：

2013-03-12 10:50:00.000 [thread-offer] INFO offering value X
2013-03-12 10:50:00.001 [thread-peak] INFO peeking value
2013-03-12 10:50:00.002 [thread-peak] INFO peeked value null
2013-03-12 10:50:00.003 [thread-offer] INFO offered value X

这些日志有点做作，但希望能证明这一点，即操作应该是原子的。

Answer 2

考虑一下同时调用remove()的另一个线程。如果peek()未锁定，则可能发生以下情况：

peeker              remover
------              -------
                    ret = queue[0]
return queue[0] <-- BUG
                    queue[0] <- queue[1]
                    return ret

您有一个不一致；因为窥探器可以与删除程序并发执行，所以它看不到删除操作的结果。它返回错误的结果。这意味着队列不再是线程安全的。

Answer 3

您可以使用CopyOnWriteArrayList或查看该类的实现。在那里，如果修改了列表，则只能进行同步。但请注意，即使其他线程正在移除或添加元素，您也可以读取列表。您总是使用当前列表的副本。PriorityBlockingQueue将锁定所有公共方法。因此，如果你有很多线程，这可能会阻止线程有效地工作。

还要考虑这种实现(另请参阅AtomicInteger)。每个线程都可以与PriorityQueue的本地副本一起工作，因此您不再需要同步。AtomicReference并不像锁那样昂贵：

public class PriorityQueueUpdater {

private AtomicReference<PriorityQueue<String>> priorityQueueRef= new AtomicReference<>  (null);

public PriorityQueue<String> getPriorityQueueRef() {
    for (;;) {
        PriorityQueue<String> current = priorityQueueRef.get();
        PriorityQueue<String> next = priorityQueueRef.get();
        if (priorityQueueRef.compareAndSet(current, next))
            return current;
    }
}

    public void setPriorityQueue(PriorityQueue<String> priorityQueue) {
        this.priorityQueueRef.set(priorityQueue);
    }

}

PS:使用AtomicMarkableReference，你也可以用一个快照组合两个变量。在您的示例中，它将是大小和队列。